Geraldine Hamilton Časti tela v čipu
Autor: Dragos/Dátum uverejnenia: 26-12-2013 20:12
Je pomerne ľahké si predstaviť nový liek, lepšiu liečbu určitých chorôb. Zložitou časťou je však testovanie, ktoré môže roky zdržiavať vzhľad nových liečebných postupov. Geraldine Hamiltonová nám ukazuje, ako jej laboratórium vytvára orgány a časti ľudského tela na čip v jednoduchých štruktúrach, ktoré obsahujú všetky časti potrebné na testovanie nových liekov - dokonca aj personalizované liečby.
V oblasti globálneho zdravia musíme vyriešiť súčasný problém, konkrétne spôsob, akým je výskum a vývoj nových liekov príliš drahý, trvá príliš dlho a zlyháva častejšie, ako je úspešný. Naozaj to nefunguje a to znamená, že pacienti, ktorí potrebujú nové terapie, ich nedostávajú a choroby zostávajú neliečené. Míňame čoraz viac peňazí. Za každú miliardu dolárov vynaloženú na výskum a vývoj dostaneme na trh menej liekov. Viac peňazí, menej liekov. Hmm ...
Čo sa deje? Existuje veľa faktorov, ale myslím si, že jedným z kľúčových aspektov je, že metódy, ktoré sú v súčasnosti k dispozícii na testovanie toho, či liek bude účinkovať alebo či je účinný alebo bezpečný pred prechodom na klinické skúšky na ľuďoch, nie sú vhodné. . Nepredpokladám, čo bude s ľuďmi. Máme k dispozícii dve takéto metódy. Ľudské bunky v Petriho miskách a testovanie na zvieratách.
Poďme si povedať o prvých, bunkách v Petriho miskách. Bunky v našich telách fungujú správne. Vyberieme ich a odstránime z okolitého prostredia, vložíme do Petriho misiek a počkáme, čo sa stane. A čo sa stane? Nefunguje. Nemajú radi prostredie, pretože sa líši od tela.
A čo testovanie na zvieratách? Testovanie na zvieratách nám poskytuje mimoriadne užitočné informácie. Učí nás, čo sa deje v zložitých organizmoch. Dozvieme sa viac o biológii. Ale častejšie zvieracie modely nepredpovedajú, čo sa stane s ľuďmi, keď sú liečení konkrétnym liekom.
Potrebujeme teda lepšie metódy. Potrebujeme ľudské bunky, ale aby sme zabezpečili pohodlné prostredie mimo tela.
Naše prostredie tela je dynamické. Neustále sa meníme. Naše bunky prechádzajú týmito procesmi. Nachádza sa v dynamickom telesnom prostredí. Neustále sú ovplyvňované mechanickými silami. Ak chceme mať šťastné bunky mimo tela, musíme sa stať bunkovými architektmi. Vytvárať a budovať vhodné prostredie pre bunky.
Vo Wyssovom inštitúte som to urobil. Hovoríme tomu orgán v čipe. A tu je jeden z nich. Nádhera, nie? Ale tiež neuveriteľné. Tu to je, žiť a dýchať ľudské pľúca v čipu.
Ukazujem vám tento obrázok nie preto, že je krásny, ale preto, že nám dáva veľa informácií o tom, ako fungujú bunky v čipe. Hovorí nám, že tieto bunky v našich pľúcach majú štruktúru ako vlasy, ktoré by ste v pľúcach očakávali. Tieto štruktúry sa nazývajú mihalnice a v skutočnosti pohybujú hlienom v pľúcach. Áno, hlien. Čo je vlastne veľmi dôležité. Tento hlien zadržiava častice, vírusy, potenciálne alergény a tieto mihalnice ho odstraňujú a čistia. Ak sú napríklad postihnutí cigaretovým dymom, nepracujú a nemôžu vyčistiť hlien. A to vedie k stavom, ako je bronchitída. Cilia a čistenie hlienu sa tiež podieľajú na chorobách, ako je cystická fibróza. Teraz však s týmito čipmi môžeme hľadať nové spôsoby liečby.
Tu sme sa nezastavili. V čipe máme tiež črevo. Je to tu. Dávame ľudské črevné bunky do čipu simulujúceho črevo a sú v neustálom peristaltickom pohybe, tento tok toku cez bunky, v ktorom simulujeme mnoho funkcií, ktoré očakávate v ľudskom čreve. Teraz môžeme začať vytvárať vzorce stavov, ako je syndróm dráždivého čreva, choroba, ktorá postihuje veľa ľudí. Je to vysiľujúce a nie je veľa účinných spôsobov liečby.
Teraz máme celú sieť čipov pre rôzne orgány, s ktorými pracujeme v laboratóriách. Skutočná sila tejto technológie pochádza zo skutočnosti, že ich môžeme prepojiť. Cez tekutinu pretekajúcu týmito bunkami môžeme spojiť viac čipov a vytvoriť z virtuálneho človeka čip. Znie to zaujímavo. V týchto čipoch nebudeme znovu vytvárať celú ľudskú bytosť, naším cieľom je znovu vytvoriť dostatok funkcií na to, aby sme dokázali predpovedať, čo sa deje v ľudskom tele. Môžeme začať skúmať, čo sa stane s aerosólovým liekom. Pre tých, ktorí majú astmu ako ja - keď použijete inhalátor, môžeme preskúmať, ako sa liek dostane do pľúc, ako sa dostane do tela, ako môže ovplyvniť srdce. Mení to tlkot srdca? Je to toxické? Odstraňuje sa to pečeňou? Alebo metabolizované pečeňou? Vylučuje sa obličkami? Môžeme študovať dynamiku reakcie tela na liek.
To by mohlo spôsobiť revolúciu a zvýšiť potenciál nielen vo farmaceutickom priemysle, ale aj v iných priemyselných odvetviach vrátane kozmetického priemyslu. Môžeme použiť simulovanú kožu na čipe, ktorú v súčasnosti skúmame v laboratóriu, aby sme bez testovania na zvieratách vyskúšali, či sú zložky vo výrobkoch, ktoré nanášame na pokožku, bezpečné. Mohli by sme vyskúšať bezpečnosť látok, ktorým sme denne vystavení v každodennom prostredí, napríklad čistiace prostriedky pre domácnosť. Čipové orgány by sme mohli použiť ako aplikácie v bioterorizme alebo v ožarovaní. Mohli by sme sa dozvedieť viac o infekciách spôsobených ebolou alebo iných smrteľných vírusoch, ako je SARS.
Čipové orgány v budúcnosti zmenia spôsob, akým uskutočňujeme klinické skúšky. Teraz je obvyklý účastník klinického skúšania taký: obyčajný. Býva stredný vek, žena. Existuje len málo klinických štúdií, ktoré sa zúčastňujú detí - ale tí užívajú lieky každý deň, a preto sa u nich vykonáva jediný výskum bezpečnosti. Deti nie sú dospelí. Možno nebudú reagovať ako dospelí. Existujú aj genetické rozdiely v populáciách, ktoré vedú k rizikovým populáciám s rizikom nežiaducich reakcií. Keby sme mohli vziať bunky z rôznych znečisťujúcich látok a dať ich do čipov, vytvorili by sme populácie v čipu. To by zmenilo spôsob, akým robíme klinické skúšky. Toto je tím a ľudia, ktorí to robia. Spolupracujú tu inžinieri, biológovia a klinici. Vo Wyssovom inštitúte je to neuveriteľné. Je to kombinácia disciplín, v ktorých biológia ovplyvňuje spôsob, akým tvoríme, modelujeme, staviame. Veľmi vzrušujúce.
Nadväzujeme spoluprácu s dôležitými priemyselnými odvetviami, ako je ten, ktorý máme so spoločnosťou špecializovanou na digitálne hromadné výrobky. Pomôžu nám vyrobiť milióny čipov namiesto jedného čipu, ktorý môže používať čo najviac výskumníkov. To je kľúč k potenciálu tejto technológie.
Ukážem vám naše nástroje. Tu je jeden, ktorý naši technici teraz testujú v laboratóriu. Získate tak kontrolu, ktorú potrebujeme na pripojenie desiatich alebo viacerých čipov. A robí niečo dôležité. Vytvára ľahko použiteľné rozhranie, takže biológ ako ja si môže vziať čip a vložiť ho do náplne ako v tomto prototype. Náplň je vložená do stroja ako C.D. a je pripravená na analýzu. Spojíme sa a funguje to. Ľahké.
Poďme si teraz predstaviť, ako by vyzerala budúcnosť, keby sme do čipu vložili kmeňové bunky alebo vaše kmeňové bunky na čip. Vlastný čip.
Každý z nás je iný a rozdiely znamenajú, že na drogy reagujeme veľmi odlišne a niekedy nepredvídateľne. Pred pár rokmi som mal akútnu bolesť hlavy, ktorej som sa nemohol zbaviť a napadlo mi urobiť niečo iné. Vzal som Advil. Po 50 minútach som bol na ceste do strážnej miestnosti s akútnym astmatickým záchvatom. Ako vidíte, nebolo to smrteľné, ale niekedy môžu byť vedľajšie účinky smrteľné.
Ako im zabránime? Vieme si predstaviť, že jedného dňa budeme mať Geraldine na čipe, alebo Danielle na čipe.