Useat keksinnöt eivät ole yhtä kalliita luoda tai epäonnistua kuin uudet lääkkeet.
Arvioidaan, että uuden lääkevalmisteen kehittäminen ja testaaminen vie nyt keskimäärin 10 vuotta ja maksaa lähes 1, 4 miljardia dollaria. Noin 85 prosenttia ei koskaan päästä aikaisempien kliinisten tutkimusten ohi, ja niistä, joista tehdään, vain FDA on tosiasiallisesti hyväksynyt markkinoille saattamisen. Se on yksi syy siihen, että lääkkeet maksavat niin paljon.
Nyt hyvät uutiset. Tutkijat, jotka keskittyvät parantamaan menestyskertoimia ja nopeuttamaan prosessia pitäen samalla lääkkeitä turvallisina, ovat kehittäneet lupaavan innoituksen: ”siruilla olevat elimet”. He ovat melko paljon miltä kuulostavat - pienet, toimivat versiot kasvaneista ihmiselimistä laitteella, joka on suunnilleen tietokoneen muistitikun kokoinen.
Viimeisin harppaus tapahtuu Toronton yliopiston lääketieteellisten insinöörien tiimiltä. Aiemmin tällä viikolla Nature Materials -lehden artikkelissa nämä tutkijat selittivät, kuinka he ovat onnistuneet saamaan sekä sydämen että maksan kudokset kasvamaan pienelle, kolmiulotteiselle telineelle, hunajakennoon, jossa on hiukset ohuet keinotekoiset verisuonet, ja sitten tarkkailla elimiä toimimaan kuten ne toimisivat ihmiskehossa.
He kutsuvat laitteistoaan AngioChipiksi, ja ryhmän päällikön Milica Radisicin mukaan sen potentiaali ylittää huumeiden testausprosessin mullistuksen. Hän suunnittelee päivää, jolloin se voidaan implantoida ihmiskehoon korjaamaan sairaat tai vaurioituneet elimet.
"Se on todella monitoiminen ja ratkaisee monia kudostekniikan tilan ongelmia", kertoi yliopiston biomateriaalien ja lääketieteellisen tekniikan instituutin professori Radisic lehdistötiedotteessa. "Se on todella seuraavan sukupolven."
Miniorganien rakentaminen
Tutkijat kykenevät jo kasvattamaan elinkudosta laboratorioissa, mutta se on yleensä tasaisella levyllä, ja tuloksena on kaksiulotteinen malli, joka eroaa siitä, mitä todella tapahtuu sisällämme. Tämä rajoittaa sitä, kuinka paljon tutkijat voivat oppia uuden lääkkeen käytön tehokkuudesta ja riskistä tietyn elimen hoitoon.
Mutta AngioChip-kaltainen tekniikka tarjoaa realistisemman, jopa pienen version ihmisen elimistä, ja Radisicin mukaan tutkijat voivat tunnistaa varhaisessa vaiheessa lääkkeet, jotka ansaitsevat siirtyä kliinisiin tutkimuksiin. Se voi myös vähentää huomattavasti tarvetta testata niitä eläimillä.
Laitteen rakentaminen ei ollut pieni haaste. Jatko-opiskelija Boyang Zhang joutui ensin käyttämään 3D-leimaamiseksi kutsuttua tekniikkaa erittäin ohut kerroksen luomiseen selkeästä, joustavasta polymeeristä. Jokainen kerros sisälsi kanavakuvion, joka ei ollut leveämpi kuin ihmisen hiukset. Ne toimisivat elimen verisuonina.
Sitten hän pinoi kerrokset manuaalisesti ja käytti UV-valoa aiheuttamaan kemiallisen reaktion, joka sulasi ne yhteen. Se loi telineet, joiden ympärille elin kasvaa. Tutkijoiden implantoidakseen rotta saivat nähdäkseen, toimiiko heidän keksintönsä todella. He olivat innoissaan nähden veren kulkevan laitteen kapeiden kanavien läpi hyytymättömästi.
Sitten he uivat AngioChip-nestettä, joka oli täynnä eläviä ihmisen sydänsoluja. Pian nuo solut alkoivat kasvaa keinotekoisten verisuonten sisällä ja ulkopuolella aivan kuten ne olisivat ihmiskehossa. Kun solut kasvoivat edelleen seuraavan kuukauden aikana, joustava laite alkoi toimia kuin varsinainen elin, lopulta supistuen ja laajentuessa tasaisessa rytmissä, aivan kuten sydämen syke.
"AngioChipin ainutlaatuiseksi tekee se, että rakensimme verisuonijärjestelmän kudokseen", Zhang selittää. "Tämä verisuonistoverkosto auttaa meitä tulevaisuudessa yhdistämään useita elimiä aivan kuten se, kuinka elimemme ovat kytkettyinä verisysteemissämme."
Korvataansiirtoja?Insinöörit loivat maksan sirulle samalla tavalla. Ajan myötä myös se alkoi käyttäytyä kuin ihmiskomissaan, tuottaen ureaa, pääasiallista yhdistettä virtsassa, ja myös metaboloivia lääkkeitä. Lopulta tutkijat kykenevät yhdistämään eri elinten sirut nähdäkseen paitsi kuinka lääke vaikuttaisi kuhunkin elimeen, myös sen vaikutuksen molempiin elimiin samanaikaisesti.
Tai, kuten Radisic on ehdottanut, kasvain ja sydänsolut voitaisiin kytkeä toisiinsa nähdäkseen, mitkä lääkkeet voivat tuhota kasvaimen vahingoittamatta sydäntä.
"Tämän kudoksen pienimmät suonet olivat vain yhtä leveitä kuin ihmisen hiukset, mutta veri pystyi silti virtaamaan helposti niiden läpi", sanoi Radisic. "Tämä tarkoittaa, että pystymme rakentamaan ihmiskasvaimia eläimiin käyttämällä tätä alustaa auttamaan. löytää uusia, tehokkaampia syöpälääkkeitä. "
On selvää, että laboratorioissa kasvatetuilla elimillä on mahdollisuus tuoda paljon enemmän tarkkuutta ja nopeutta lääkkeiden testausprosessiin. Mutta kun AngioChip voidaan implantoida ihmisiin, Radisic toteaa, se voisi korvata tarpeen siirtää elimiä toiselta henkilöltä. Sen sijaan elimiä voitaisiin kasvattaa isännästä otetuilla soluilla, mikä voisi vähentää merkittävästi hyljinnän riskiä.
Keskimäärin 21 ihmistä kuolee päivittäin, koska sopivia elimiä ei ole käytettävissä elinsiirtoihin.
Seuraava askel Toronton yliopiston joukkueelle on työskennellä valmistajan kanssa prosessin kehittämiseksi useiden AngioChipien rakentamiseksi samanaikaisesti. Tällä hetkellä ne on rakennettu käsin, yksi kerrallaan.
