Pienet, yksinkertaistetut laboratoriossa kasvatetut elimet – tunnetaan nimellä organellit – voivat tehdä lääketutkimuksesta ja -kehityksestä paljon nopeamman prosessin.
Tutkijat ovat onnistuneet luomaan ihmisen 'lastun ruumiin', joka koostuu useista elävistä kudoksista mikroskooppisessa mittakaavassa.
Sitä on kutsuttu ihmiskehon edistyneimmäksi laboratoriomalliksi, ja se voi osoittautua korvaamattomaksi uusien lääkkeiden kehittämisessä ennen kuin niitä käytetään todellisissa ihmisissä.
Pienet organellit – noin miljoonasosa todellisista kollegoistaan - ovat pohjimmiltaan testauspaikka tutkijoille, jotka haluavat kehittää lääkkeitä ja torjua sairauksia. Tämä on viimeinen vaihe pitkässä edistyksen sarjassa kyvyssä tuottaa pieniä malleja ihmiskehon osista laboratoriossa.
Samankaltaisia toisiinsa liittyvien organellien malleja on jo käytetty toistamaan tulokset uskollisesti lääkkeille, jotka ovat liian myrkyllisiä pysyäkseen markkinoilla; Menetelmä voi paljastaa ongelmia, joita ei löydy eläinkokeista tai petrimaljoilla viljellyistä soluista.
Uusi suurempi versio esittelee enemmän elinmalleja, mikä lisää mahdollisuuksia tarttua vaarallisiin sivuvaikutuksiin.
“Mikroskooppisten ihmiselinten luominen huumetestejä varten on looginen jatko työmme ihmisluokan elinten luomisessa”, sanoo lääketieteilijä Thomas Schupe Wake Forest Regenerative Medicine -instituutista (WFIRM).
“Monet samoista tekniikoista, jotka olemme kehittäneet ihmisen tasolla, mukaan lukien hyvin luonnollinen ympäristö, jossa solut elävät, tuottivat myös erinomaisia tuloksia puristettuna mikroskooppiselle tasolle.”
Schupe ja kollegat käyttivät sitä, mitä he kuvailivat 'bioteknologian työkalupakiksi', luomaan pienikokoisia elimiä, joihin kuuluvat ihmisen aivot, sydän, maksa, keuhkot, verisuonisto ja paksusuoli.
Jokainen organoidi alkoi pienenä näytteenä ihmisen kudossoluista ja kantasoluista, jotka sitten kasvoivat pieniksi elimiksi. Ne jäljittelevät monia kopioidun todellisen elimen toimintoja, ja ne voivat sisältää verisuonisoluja, immuunisoluja ja sidekudoksen fibroblasteja.
Puoli tusinaa kutistunutta elintä koottiin lähelle edustamaan yksinkertaistettua ihmiskehoa, jolloin tutkijat näkivät, kuinka anatomiamme eri osat saattavat reagoida yhdessä, kun tiettyjä lääkkeitä käytetään. Tämä oivallus voi olla korvaamaton.
“Tiesimme, että meidän on sisällytettävä kaikki tärkeimmät solutyypit, jotka olivat läsnä alkuperäisessä urut”, sanoo biomekaaninen insinööri Alex Scardahl Ohion osavaltion yliopistosta. “Kehon erilaisten reaktioiden myrkyllisiin yhdisteisiin simuloimiseksi meidän oli sisällytettävä kaikki solutyypit, jotka laukaisevat nuo reaktiot.”
Ryhmän kehittämät organellit voivat antaa elämän aikaisemmin 2D-kudosnäytteille tehdyille testeille, antaen asiantuntijoille kattavamman ja realistisemman kuvan vaikutuksista, joita tietyllä lääkkeellä voi olla.
Kun vain yksi 5000 lääkkeestä tulee markkinoille prekliinisten tutkimusten jälkeen, lääkekehitysprosessilla on suuret mahdollisuudet parantaa tehokkuutta ja turvallisuutta.
Voisimme saada uusia lääkkeitä nopeammin, halvemmalla ja ilman paljon (tai mitään) tarvetta eläinkokeille, jos kehitettäisiin realistisia organoidipohjaisia ihmissimulaatioita.
“Ihmiskudosjärjestelmän tärkein kyky on kyky määrittää, onko lääke myrkyllistä ihmisille hyvin varhaisessa kehitysvaiheessa, ja sen mahdollinen käyttö henkilökohtaisessa lääketieteessä”, sanoo urologi Anthony Atala WFIRM: stä.
“Ongelman huumeiden välttäminen kehityksen tai hoidon alkuvaiheessa voi kirjaimellisesti säästää miljardeja dollareita ja mahdollisesti pelastaa ihmishenkiä.”
Tutkimus julkaistiin julkaisussa Biofabrication.
