وقد تم الاعتراف على نطاق واسع أن النماذج الحيوانية لاختبار الأدوية والعلاجات الطبية الأخرى لديها العديد من العيوب الخطيرة. في بعض الحالات ، هذه الأساليب غير أخلاقية وقاسية. وعلاوة على ذلك ، فإن هذه الدراسات لا تكون قادرة دائمًا على التنبؤ بفيزيولوجيا الإنسان بدقة. تأتي العديد من هذه الدراسات بتكاليف باهظة ، مما يعني أن بعض الأدوية قد لا تصل أبدًا إلى مرحلة الاختبار.
يعمل الباحثون في جميع أنحاء العالم على تطوير أعضاء بشرية مصغرة يمكن أن تحل محل اختبارات الحيوانات وتسريع التجارب على المخدرات. وتظهر تجاربهم أن هذه التكنولوجيا الناشئة الناشئة يمكن أن تتنبأ في كثير من الأحيان باستجابة الجسم للعقاقير والأمراض دون استخدام مواد حية. وتعبر صناعة المستحضرات الصيدلانية عن اهتمامها بهذه التقنية الصحية الناشئة ، والتي تساعد في إذكاء ابتكارها.
الجهاز على رقاقة لاختبار المخدرات
الجهاز على الرقاقة هو جهاز تم إنشاؤه باستخدام طرق تصنيع الرقائق الدقيقة. أنه يحتوي على غرف perfused باستمرار مبطنة بالخلايا البشرية الحية. حجم ذاكرة الكمبيوتر الصغيرة ، يحاكي هذا الجهاز علم الأحياء ووظائف الأجهزة الحقيقية وهو ترقية على النظم الموجودة في الاستخدام اليوم (مثل الخلايا الحية التي تزرع في طبق بتري).
لقد طور العلماء بالفعل أجهزة مختلفة على الرقائق: الرئة والقلب والأمعاء والكبد.
على سبيل المثال ، يحتوي الرئة على شريحة واحدة على كل من الخلايا الرئوية والخلايا الشعرية مع جانب واحد يتعرض إلى وسط يشبه الدم والأخرى إلى الهواء. وهذا يوفر للعلماء نظرة ثاقبة في جزء الرئة حيث يحدث تبادل الغازات. هذا هو المجال الذي تحدث فيه مشاكل رئوية مثل العدوى والسرطان.
الرئة على الرقاقة مرنة ، لذا فهي تمتد وتتقلص إلى حد كبير مثل الرئة البشرية - مما يؤدي إلى تكرار وظيفة العضو الحي.
تنطلق تقنية الأجهزة المبنية على الرقائق من مختبرات معهد Wyss للهندسة الملهمة بيولوجياً في جامعة هارفارد. وتقوم بعض الشركات التجارية الآن بتصنيع رقائق تحاكي العضو المريضة. ويركز آخرون على الطريقة التي تتصرف بها العقاقير - سواء المعتمدة بالفعل أو المطورة حديثًا - في هذه الأجهزة مقارنة بجسم الإنسان. وبما أن شركات المستحضرات الصيدلانية توافق على أن الاستثمار في تكنولوجيا الرقاقات هو أمر جدير بالاهتمام ، فإن المزيد من الاستثمارات والتحسينات اللاحقة ستجعل الأجهزة على الرقائق أكثر فائدة في المستقبل.
وفي العام الماضي ، أعلنت Emulate، Inc. تعاونًا بحثيًا مع Johnson & Johnson ومعهد Wyss لتقييم منصة التخثر على الشريحة التي يمكن استخدامها في اختبار العقاقير المعروفة بأنها تسبب جلطات الدم. نماذج الرقائق عوامل مختلفة يمكن أن تسهم في تطوير جلطة دموية. إذا نجحت ، يمكن استخدام هذه التقنية في تجارب الأدوية السريرية لتقليل المخاطر التي تسببها بعض الأدوية - مثل العلاجات المناعية وعقاقير الأورام - المعروفة بآثارها الجانبية المحتملة المرتبطة بتخثر الدم.
ويمكن للتطورات الحديثة في زراعة الأعضاء البدائية من الخلايا الجذعية أن تدعم أيضًا تقنية العضو على الشريحة. تظهر التجارب أن الخلايا الجذعية البشرية يمكن برمجتها لإنتاج أنواع مختلفة من الأنسجة. في حين أن الأمر سيستغرق بعض الوقت حتى يمكن استخدام هذه التقنية لزراعة الأعضاء المخصصة لمرضى زرع الأعضاء ، يمكن بالفعل تطبيقه على زراعة الأنسجة البشرية لنماذج الأعضاء على الرقاقة.
هل سيكون هناك قريباً إنسان على رقاقة؟
يعمل العلماء في معهد Wyss الآن على مشروع طموح: فهم يبحثون عن ربط أجهزة مختلفة على الرقائق لإنشاء نسخة طبق الأصل من الجسم البشري بأكمله.
هذا يمكن أن يساعد تجارب المخدرات بطريقة لا مثيل لها. يمكن اختبار العديد من "المواد" في المختبر وتحليلها لاستجابتها لدواء معين في فترة زمنية قصيرة.
وقد استكشفت وكالة حماية البيئة الأمريكية أيضاً نموذجاً من " هومو تشيبينز" ، كما وصف النموذج بذكاء ، كنموذج بديل لدراسة آثار السموم البيئية ، مثل تأثيرات الديوكسين والبيزنول أ (BPA) على الكبد البشري.
في الوقت الحالي ، لا يزال أي دواء جديد يحتاج إلى الخضوع لتجربة سريرية مطولة ، فضلاً عن اختباره على البشر أولاً قبل أن يضرب السوق. إن تطوير الأعضاء البشرية المصغرة قد يجعل عملية التطوير أقصر من خلال تخطي جزء من بروتوكول تجريبي جديد للعقار. غير أن بعض الخبراء يحذرون من أن الرقائق لا تستطيع التقاط التعقيد الكامل للأعضاء البشرية ، وأن هذه التكنولوجيا لديها قيود يجب معالجتها قبل أن تصبح مفيدة كبدائل حقيقية للأعضاء الحقيقية.