Organs-on-a-Chip เพื่อการพัฒนายาที่เร็วขึ้น

2023 ผู้เขียน: Peter Bradberry | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-05-21 22:39

อุปกรณ์ใหม่ ๆ อาจช่วยให้ยาออกสู่ตลาดได้เร็วขึ้น

สิ่งที่ท้าทายที่สุดอย่างหนึ่งของการพัฒนายาคือการทดสอบ นักวิทยาศาสตร์ถูกบังคับให้ทดลองกับสัตว์ทั้งตัวซึ่งมีราคาแพงทำให้เกิดประเด็นทางจริยธรรมและไม่อาจทำนายผลกระทบในมนุษย์หรือทำการทดสอบเซลล์ของมนุษย์ด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่พบในการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อซึ่งได้รับการเปลี่ยนแปลงให้มีชีวิตอยู่ตลอดไปและมีความสัมพันธ์เพียงเล็กน้อยกับ ชีวิตจริงหายใจคน แต่นักวิจัยกำลังหาเทคนิคใหม่เพื่อช่วยลดช่องว่างนั้นนั่นคือไมโครชิปที่จำลองกิจกรรมและกลไกของอวัยวะและระบบอวัยวะทั้งหมด “อวัยวะบนชิป” เหล่านี้ตามที่เรียกกันโดยทั่วไปแล้วคือสไลด์แก้วที่เคลือบด้วยเซลล์ของมนุษย์ซึ่งได้รับการกำหนดค่าให้เลียนแบบเนื้อเยื่อเฉพาะหรือส่วนต่อประสานระหว่างเนื้อเยื่อ นักพัฒนาหวังว่าพวกเขาจะนำยาออกสู่ตลาดได้เร็วขึ้นและในบางสถานการณ์อาจไม่จำเป็นต้องทดลองกับสัตว์ด้วยซ้ำ

ชิปดังกล่าวยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น แต่นักวิจัยกำลังแปลส่วนต่างๆของร่างกายไปยังอินเทอร์เฟซมากขึ้นเรื่อย ๆ ฤดูร้อนปีที่แล้วนักชีววิศวกรรมจากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดเขียนไว้ในวารสาร Science ว่าพวกเขาได้สร้างอุปกรณ์ที่เลียนแบบปอดของมนุษย์ซึ่งเป็นเยื่อพรุนที่ล้อมรอบด้วยเซลล์เนื้อเยื่อปอดของมนุษย์ซึ่งหายใจกระจายสารอาหารไปยังเซลล์และเริ่มการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกัน ในเดือนพฤศจิกายน 2010 นักวิจัยชาวญี่ปุ่นได้ประกาศทางออนไลน์ในวิชาเคมีวิเคราะห์ว่าพวกเขาได้สร้างชิปที่ทดสอบว่าเซลล์มะเร็งตับลำไส้และเต้านมตอบสนองต่อยามะเร็งอย่างไรและในเดือนกุมภาพันธ์ 2010 นักวิทยาศาสตร์ที่ตีพิมพ์ใน Proceedings of the National Academy of Sciences USA ได้พัฒนา การจำลองตับของมนุษย์ด้วยกล้องจุลทรรศน์ทำให้สามารถสังเกตวงจรชีวิตทั้งหมดของไวรัสตับอักเสบซีซึ่งเป็นไวรัสที่สังเกตได้ยากในเซลล์เพาะเลี้ยง

บริษัท ยาได้แสดงความสนใจในชิป แต่กำลังดำเนินการด้วยความระมัดระวัง ข้อเสียเปรียบหลักบางคนกล่าวว่าชิปอาจไม่จับแง่มุมที่สำคัญบางประการของสรีรวิทยาของสิ่งมีชีวิตเช่นเดียวกับการทดสอบในสัตว์ทั้งหมด “ถ้าคุณไม่ได้ใช้ใกล้เคียงกับระบบทางสรีรวิทยาทั้งหมดที่คุณทำได้คุณอาจประสบปัญหา” เช่นรู้สึกประหลาดใจกับผลข้างเคียงในการทดลองทางคลินิกในภายหลัง William Haseltine ผู้ก่อตั้งและอดีตประธานและซีอีโอกล่าว จาก Rockville, Md. -based Human Genome Sciences นักวิจัยของฮาร์วาร์ดกล่าวว่าชิปสามารถให้คำแนะนำเกี่ยวกับความเป็นพิษได้ตัวอย่างเช่นปอดบนชิปเริ่มตอบสนองภูมิคุ้มกันต่ออนุภาคนาโนของซิลิกาซึ่งอยู่ระหว่างการตรวจสอบว่าเป็นยานพาหนะในการส่งยาที่เป็นไปได้

ในท้ายที่สุดเป้าหมายคือการสร้างชิปที่เลียนแบบระบบที่ซับซ้อนมากขึ้น - อาจเป็นมนุษย์ทั้งหมดได้โดนัลด์อิงเบอร์ผู้อำนวยการสถาบัน Harvard’s Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering และผู้ร่วมสร้างปอดบนชิปกล่าว นักวิทยาศาสตร์สามารถสร้างชิปที่มีเซลล์จากผู้ป่วยที่มีการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมที่เฉพาะเจาะจงซึ่งสามารถทำนายการตอบสนองของยาในกลุ่มประชากรเฉพาะเช่นเดียวกับชิปส่วนบุคคลที่ทำนายการตอบสนองต่อยาของแต่ละบุคคล “โดยพื้นฐานแล้วสิ่งนี้จะคล้ายคลึงกับการออกแบบการทดลองทางคลินิกของมนุษย์ แต่ทั้งหมดนี้ใช้ชิปราคาไม่แพง” Ingber กล่าว “นี่คือจุดรวมของวิศวกรรมชีวภาพ คุณไม่จำเป็นต้องสร้างทุกอย่างขึ้นมาใหม่เพียงแค่ได้รับคุณสมบัติเด่น ๆ เข้ามา”