Organs-On-A-Chip-teknik förändrar medicinsk forskning

Det har blivit allmänt känt att djurmodeller för testning av droger och andra medicinska behandlingar har flera allvarliga brister. I vissa fall är dessa metoder oetiska och grymma. Dessutom kan dessa studier inte alltid förutsäga förutsägbar human fysiologi. Många av dessa studier kommer med stora kostnader, vilket innebär att vissa droger aldrig kan göra det till testfasen.
Forskare runt om i världen har arbetat med att utveckla miniatyrorgan som kan ersätta djurförsök och påskynda drogförsök. Deras experiment visar att denna framväxande teknik ofta kan förutsäga kroppens svar på droger och sjukdomar utan att använda levande ämnen. Läkemedelsindustrin uttrycker intresse för denna spirande hälsoteknik, som bidrar till att driva sin innovation.  

Organ-On-A-Chip för drogtestning

En organ-on-a-chip är en enhet som skapats med hjälp av mikrochip-tillverkningsmetoder. Den innehåller kontinuerligt perfuserade kamrar fodrade med levande mänskliga celler. Storleken på en liten datorminnehållare, denna enhet liknar biologiska och funktioner hos reella organ och är en uppgradering på befintliga system som används idag (som levande celler odlade i en petriskål).
Forskare har redan utvecklat olika organ på flis: lung, hjärta, tarm och lever. Lung-on-a-chip innehåller till exempel både lung- och kapillärceller med en sida utsatt för ett blodliknande medium och det andra till luft. Detta ger forskare insikt i den del av lungan där gasutbyte händer. Det här är det område där lungproblem som infektioner och cancer ofta uppstår. Lung-on-a-chip är flexibel, så det sträcker sig och kontraherar mycket som en mänsklig lunga - som replikerar levande organets funktion.
Organs-on-chips-tekniken härstammar från laboratorierna från Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering vid Harvard University. Vissa kommersiella företag tillverkar nu marker som replikerar ett sjukt organ också. Andra fokuserar på hur droger - både redan godkända och nyutvecklade - beter sig i dessa enheter i jämförelse med människokroppen. Som läkemedelsföretag överens om att investera i chipteknologi är en värdig strävan, kommer ytterligare investeringar och efterföljande förbättringar att göra organ-on-chips ännu mer användbara i framtiden.
Förra året meddelade Emulate, Inc. ett forskningssamarbete med Johnson & Johnson och Wyss Institute för att utvärdera sin trombos-on-a-chip-plattform som potentiellt kan användas för att testa droger som är kända att orsaka blodproppar. Chippet modellerar olika faktorer som kan bidra till utvecklingen av blodpropp. Om det lyckas kan denna teknik användas i kliniska läkemedelsförsök för att minimera risken för vissa läkemedel - som immunterapeutiska och onkologiska droger - kända för eventuella biverkningar som är kopplade till blodkoagulering.
Nya framsteg i växande rudimentära organ från stamceller kan också stödja organ-on-a-chip-teknik. Experiment visar att mänskliga stamceller kan programmeras för att producera olika typer av vävnad. Det kan ta tid innan tekniken kan användas för att odla personliga organ för transplanterade patienter, men det kan redan tillämpas för att odla mänsklig vävnad för organ-on-a-chip-modeller.

Kommer snart att vara människa-på-en-chip?

Forskare vid Wyss-institutet arbetar nu med ett ambitiöst projekt: De ser på att länka olika organ på flis för att skapa en replik av hela människokroppen. Detta kan hjälpa läkemedelsförsök på ett oöverträffat sätt. Flera in vitro "individer" kunde testas och analyseras för deras svar på ett visst läkemedel på kort tid.   
Homo Chippiens, som modellen har blivit kallad humoristiskt, har också undersökts av den amerikanska miljöskyddsmyndigheten som en alternativ modell för att studera effekterna av miljögiftiga ämnen, såsom effekterna dioxin och bisfenol A (BPA) har på den mänskliga leveren.
För närvarande behöver nästan alla nya läkemedel fortfarande genomgå en långvarig klinisk prövning samt testas på människor först innan den träffar marknaden. Utvecklingen av miniatyrorgan kan göra utvecklingsprocessen kortare genom att hoppa över en del av ett nytt läkemedels provprotokoll. Vissa experter varnar dock att chips inte kan fånga upp ett fullständigt komplexitet hos ett mänskligt organ och att denna teknik har begränsningar som måste lösas innan de blir användbara som sanna alternativ till reella organ.