Drobné zjednodušené orgány pěstované v laboratoři – známé jako organely – mohou potenciálně učinit výzkum a vývoj léčiv mnohem rychlejším procesem.
Vědcům se podařilo vytvořit lidské „tělo na čipu“, skládající se z několika živých tkání v mikroskopickém měřítku.
Byl nazýván nejpokročilejším laboratorním modelem lidského těla a může se ukázat jako neocenitelný při vývoji nových léků, než budou použity ve skutečných lidech.
Drobné organely – zhruba jedna miliontina velikosti jejich protějšků v reálném životě – jsou v podstatě testovacím prostorem pro výzkumníky, kteří hledají vývoj léků a boj proti chorobám. Toto je poslední krok v dlouhé řadě pokroků ve schopnosti reprodukovat nepatrné modely částí lidského těla v laboratoři.
Podobné vzory vzájemně propojených organel již byly použity k věrné reprodukci výsledků pro léky, které jsou příliš toxické na to, aby zůstaly na trhu; metoda může odhalit problémy, které nebyly nalezeny při testech prováděných na zvířatech nebo buňkách kultivovaných v Petriho miskách.
Nová větší verze představuje více orgánových modelů, což zvyšuje šance na zachycení nebezpečných vedlejších účinků.
„Vytváření mikroskopických lidských orgánů pro testování léků je logickým rozšířením naší práce na vytváření orgánů v lidském měřítku,“ říká lékařský vědec Thomas Schupe z Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM).
„Mnoho stejných technologií, které jsme vyvinuli na lidské úrovni, včetně velmi přirozeného prostředí, ve kterém buňky žijí, také přineslo vynikající výsledky při komprimaci na mikroskopickou úroveň.“
Schupe a jeho kolegové použili to, co popisují jako „soubor biotechnologických nástrojů“, k vytvoření miniaturních orgánů, které zahrnují lidský mozek, srdce, játra, plíce, vaskulaturu a tlusté střevo.
Každý organoid začínal s malým vzorkem buněk lidské tkáně a kmenových buněk, které pak rostly do drobných orgánů. Napodobují mnoho funkcí skutečného orgánu, který kopírují, a mohou zahrnovat buňky krevních cév, imunitní buňky a fibroblasty pojivové tkáně.
V těsné blízkosti bylo shromážděno půl tuctu zmenšených orgánů, aby představovaly zjednodušené lidské tělo, což vědcům umožnilo vidět, jak mohou různé části naší anatomie reagovat v kombinaci, když jsou aplikovány určité léky. Tento pohled může být neocenitelný.
“Věděli jsme, že musíme zahrnout všechny hlavní typy buněk, které byly přítomny v původním orgánu,” říká biomechanický inženýr Alex Scardahl z Ohio State University. „Abychom simulovali různé reakce těla na toxické sloučeniny, potřebovali jsme zahrnout všechny typy buněk, které tyto reakce vyvolávají.“
Organely vyvinuté týmem mohou oživit testy dříve provedené na 2D vzorcích tkáně, což odborníkům poskytne ucelenější a realističtější pohled na účinky, které může mít konkrétní lék.
Vzhledem k tomu, že na trh vstupuje pouze 1 z 5 000 léčivých přípravků z předklinických studií, má proces vývoje léčiv velký potenciál pro zlepšení účinnosti a bezpečnosti.
Mohli bychom získat nové léky rychleji, méně nákladně a bez velké (nebo jakékoli) potřeby testování na zvířatech, pokud by byly vyvinuty realistické lidské simulace založené na organoidech.
“Nejdůležitější schopností lidského tkáňového systému je schopnost určit, zda je lék toxický pro člověka ve velmi rané fázi vývoje, a jeho potenciální využití v personalizované medicíně,” říká urolog Anthony Atala z WFIRM.
„Vyhýbání se problémovým drogám v raných fázích vývoje nebo léčby může doslova ušetřit miliardy dolarů a potenciálně zachránit životy.“
Studie byla publikována v Biofabrication.
