È stato ampiamente riconosciuto che i modelli animali per testare farmaci e altri trattamenti medici hanno diversi gravi difetti. In alcuni casi, questi metodi non sono etici e crudeli. Inoltre, questi studi non sono sempre in grado di prevedere con precisione la fisiologia umana. Molti di questi studi hanno costi elevati, il che significa che alcuni farmaci potrebbero non arrivare alla fase di test.
I ricercatori di tutto il mondo hanno lavorato allo sviluppo di organi umani in miniatura che potrebbero potenzialmente sostituire i test sugli animali e accelerare le sperimentazioni sui farmaci. I loro esperimenti dimostrano che questa nascente tecnologia nascente può spesso predire la risposta del corpo a farmaci e malattie senza l'uso di soggetti viventi. L'industria farmaceutica sta manifestando interesse per questa innovativa tecnologia sanitaria, che sta contribuendo ad alimentare la sua innovazione.
Organ-On-A-Chip per test di droga
Un organo su chip è un dispositivo creato usando metodi di produzione di microchip. Contiene camere continuamente perfuse rivestite da cellule umane viventi. La dimensione di una piccola memory stick per computer, questo dispositivo simula la biologia e le funzioni di organi reali ed è un aggiornamento sui sistemi esistenti in uso oggi (come le cellule viventi cresciute in una capsula di Petri).
Gli scienziati hanno già sviluppato diversi organi su chip: il polmone, il cuore, l'intestino e il fegato.
Lung-on-a-chip, per esempio, contiene sia cellule polmonari che capillari con un lato esposto a un mezzo sanguigno e l'altro all'aria. Ciò fornisce agli scienziati informazioni sulla parte del polmone in cui avviene lo scambio di gas. Questa è l'area in cui si verificano spesso problemi polmonari come infezioni e cancro.
Lung-on-a-chip è flessibile, quindi si estende e si contrae in modo molto simile a un polmone umano, replicando la funzione dell'organo vivente.
La tecnologia Organs-on-chips proviene dai laboratori del Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering della Harvard University. Alcune società commerciali ora producono chip che replicano anche un organo malato. Altri si stanno concentrando sul modo in cui i farmaci, sia già approvati che di nuova concezione, si comportano in questi dispositivi rispetto al corpo umano. Dal momento che le aziende farmaceutiche concordano sul fatto che investire nella tecnologia dei chip è un obiettivo meritevole, ulteriori investimenti e successivi perfezionamenti renderanno gli organi su chip ancora più utili in futuro.
L'anno scorso, Emulate, Inc. ha annunciato una collaborazione di ricerca con Johnson & Johnson e il Wyss Institute per valutare la loro piattaforma di trombosi su chip che potrebbe essere potenzialmente utilizzata per testare farmaci noti per causare coaguli di sangue. Il chip modella diversi fattori che potrebbero contribuire allo sviluppo di un coagulo di sangue. In caso di successo, questa tecnologia potrebbe essere utilizzata nelle sperimentazioni cliniche di farmaci per ridurre al minimo il rischio causato da alcuni farmaci - come immunoterapia e farmaci oncologici - noti per i possibili effetti collaterali connessi alla coagulazione del sangue.
I recenti progressi nella crescita di organi rudimentali da cellule staminali potrebbero anche supportare la tecnologia organo-su-un-chip. Gli esperimenti mostrano che le cellule staminali umane possono essere programmate per produrre diversi tipi di tessuto. Mentre ci vorrà un po 'di tempo prima che questa tecnica possa essere utilizzata per far crescere organi personalizzati per i pazienti trapiantati, può già essere applicata alla crescita del tessuto umano per i modelli organo-su-un-chip.
Ci sarà presto Human-On-A-Chip?
Gli scienziati del Wyss Institute stanno lavorando a un progetto ambizioso: stanno cercando di collegare diversi organi su chip per creare una replica dell'intero corpo umano.
Questo potrebbe aiutare le sperimentazioni di farmaci in modo ineguagliabile. Più "soggetti" in vitro potrebbero essere testati e analizzati per la loro risposta a un determinato farmaco in un breve periodo di tempo.
L'Homo chippiens , come il modello è stato soprannominato con umorismo, è stato anche esplorato dall'Agenzia per la Protezione Ambientale degli Stati Uniti come modello alternativo per studiare gli effetti delle tossine ambientali, come gli effetti della diossina e del bisfenolo A (BPA) sul fegato umano.
Al momento, quasi tutti i nuovi farmaci devono ancora sottoporsi a una lunga sperimentazione clinica e devono essere testati sugli umani prima che colpiscano il mercato. Lo sviluppo di organi umani in miniatura potrebbe rendere più breve il processo di sviluppo saltando una parte del protocollo di prova di un nuovo farmaco. Alcuni esperti, tuttavia, avvertono che i chip non possono catturare la completa complessità di un organo umano e che questa tecnologia presenta dei limiti che dovranno essere affrontati prima che diventino utili come vere alternative agli organi reali.