Drobné zjednodušené orgány pestované v laboratóriu – známe ako organely – môžu potenciálne urobiť z výskumu a vývoja liekov oveľa rýchlejší proces.
Vedcom sa podarilo vytvoriť ľudské „telo na čipe“ pozostávajúce z niekoľkých živých tkanív v mikroskopickom meradle.
Nazýva sa najpokročilejším laboratórnym modelom ľudského tela a môže sa ukázať ako neoceniteľný pri vývoji nových liekov predtým, ako sa začnú používať v skutočných ľuďoch.
Drobné organely – asi milióntina veľkosti ich náprotivkov v skutočnom živote – sú v podstate testovacím priestorom pre výskumníkov, ktorí sa snažia vyvíjať lieky a bojovať proti chorobám. Toto je posledný krok z dlhej série pokrokov v schopnosti reprodukovať nepatrné modely častí ľudského tela v laboratóriu.
Podobné vzory vzájomne prepojených organel sa už použili na vernú reprodukciu výsledkov liekov, ktoré sú príliš toxické na to, aby zostali na trhu; metóda môže odhaliť problémy, ktoré sa nenašli v testoch vykonaných na zvieratách alebo bunkách kultivovaných v Petriho miskách.
Nová väčšia verzia predstavuje viac orgánových modelov, čo zvyšuje šance na zachytenie nebezpečných vedľajších účinkov.
„Vytvorenie mikroskopických ľudských orgánov na testovanie liekov je logickým rozšírením našej práce na vytváraní orgánov v ľudskom meradle,“ hovorí lekársky vedec Thomas Schupe z Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM).
„Mnoho rovnakých technológií, ktoré sme vyvinuli na ľudskej úrovni, vrátane veľmi prirodzeného prostredia, v ktorom bunky žijú, prinieslo vynikajúce výsledky aj po kompresii na mikroskopickú úroveň.“
Schupe a kolegovia použili to, čo označujú ako „súbor biotechnologických nástrojov“, na vytvorenie miniatúrnych orgánov, ktoré zahŕňajú ľudský mozog, srdce, pečeň, pľúca, vaskulatúru a hrubé črevo.
Každý organoid začínal malou vzorkou buniek ľudského tkaniva a kmeňových buniek, ktoré potom prerástli do malých orgánov. Napodobňujú mnoho funkcií skutočného orgánu, ktorý kopírujú, a môžu zahŕňať bunky krvných ciev, imunitné bunky a fibroblasty spojivového tkaniva.
V tesnej blízkosti sa zhromaždilo pol tucta zmrštených orgánov, ktoré predstavovali zjednodušené ľudské telo a umožnili vedcom zistiť, ako môžu rôzne časti našej anatómie reagovať v kombinácii, keď sa používajú určité lieky. Tento prehľad môže byť neoceniteľný.
„Vedeli sme, že musíme zahrnúť všetky hlavné typy buniek, ktoré sa nachádzali v pôvodnom orgáne,“ hovorí biomechanický inžinier Alex Scardahl z Ohio State University. „Aby sme simulovali rôzne reakcie tela na toxické zlúčeniny, bolo potrebné zahrnúť všetky typy buniek, ktoré tieto reakcie spúšťajú.“
Organely, ktoré tím vyvinul, môžu oživiť testy, ktoré sa predtým vykonali na 2D vzorkách tkaniva, a poskytnúť tak odborníkom úplnejší a realistickejší pohľad na účinky, ktoré môže mať konkrétny liek.
Pretože iba 1 z 5 000 liekov vstupuje na trh z predklinických skúšok, ktoré vstupujú na trh, má proces vývoja liekov veľký potenciál na zlepšenie účinnosti a bezpečnosti.
Mohli by sme získať nové lieky rýchlejšie, menej nákladne a bez veľkej (alebo akejkoľvek) potreby testovania na zvieratách, ak by sa vyvinuli realistické simulácie ľudí na báze organoidov.
„Najdôležitejšou schopnosťou systému ľudského tkaniva je schopnosť určiť, či je liek toxický pre človeka vo veľmi ranom štádiu vývoja, a jeho potenciálne využitie v personalizovanej medicíne,“ hovorí urológ Anthony Atala z WFIRM.
„Vyhýbanie sa problémovým liekom v raných fázach vývoja alebo liečby môže doslova ušetriť miliardy dolárov a potenciálne zachrániť životy.“
Štúdia bola publikovaná v časopise Biofabrication.
