Organen-op-een-chip technologie verandert medisch onderzoek

Het is algemeen erkend dat diermodellen voor het testen van medicijnen en andere medische behandelingen verschillende ernstige tekortkomingen hebben. In sommige gevallen zijn deze methoden onethisch en wreed. Bovendien zijn deze studies niet altijd in staat om de menselijke fysiologie nauwkeurig te voorspellen. Veel van deze onderzoeken gaan gepaard met hoge kosten, wat betekent dat sommige medicijnen nooit in de testfase komen.
Onderzoekers over de hele wereld hebben gewerkt aan het ontwikkelen van miniatuurorganen voor de mens die mogelijk dierproeven kunnen vervangen en de medicijntesten kunnen versnellen. Hun experimenten tonen aan dat deze opkomende technologie in opkomst vaak de reactie van het lichaam op medicijnen en ziektes voorspelt zonder levende proefpersonen te gebruiken. De farmaceutische industrie heeft belangstelling voor deze ontluikende gezondheidstechnologie, die haar innovatie helpt aanwakkeren.  

Organ-On-A-Chip voor medicijntesten

Een orgel-op-een-chip is een apparaat dat is gemaakt met behulp van microchip-fabricagemethoden. Het bevat continu geperfundeerde kamers bekleed met levende menselijke cellen. De grootte van een kleine computergeheugenstick, bootst de biologie en functies van echte orgels na en is een upgrade van de bestaande systemen die tegenwoordig worden gebruikt (zoals levende cellen die in een petrischaal worden gekweekt).
Wetenschappers hebben al verschillende organen-op-chips ontwikkeld: de long, het hart, de ingewanden en de lever. Long-op-een-chip bevat bijvoorbeeld zowel pulmonale als capillaire cellen met één zijde blootgesteld aan een bloedachtig medium en de andere aan de lucht. Dit geeft wetenschappers inzicht in het deel van de long waar gas wordt uitgewisseld. Dit is het gebied waar vaak longproblemen zoals infecties en kanker voorkomen. Long-op-een-chip is flexibel, dus strekt het uit en komt overeen met een menselijke long - de functie van het levende orgaan replicerend.
De technologie van orgels-op-chips is afkomstig van de laboratoria van het Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering aan de Harvard University. Sommige commerciële bedrijven produceren nu ook chips die een aangetast orgaan repliceren. Anderen concentreren zich op de manier waarop drugs - zowel al goedgekeurd als nieuw ontwikkeld - zich gedragen in deze apparaten in vergelijking met het menselijk lichaam. Aangezien farmaceutische bedrijven het erover eens zijn dat investeren in chiptechnologie een waardevol streven is, zullen verdere investeringen en latere verfijningen organs-on-chips in de toekomst nog nuttiger maken.
Vorig jaar kondigde Emulate, Inc. een onderzoekssamenwerking aan met Johnson & Johnson en het Wyss Institute om hun trombose-op-een-chipplatform te evalueren dat mogelijk zou kunnen worden gebruikt om geneesmiddelen te testen waarvan bekend is dat ze bloedstolsels veroorzaken. De chip modelleert verschillende factoren die kunnen bijdragen aan de ontwikkeling van een bloedstolsel. Indien succesvol, kan deze technologie worden gebruikt in klinische geneesmiddelenonderzoeken om het risico te minimaliseren dat wordt veroorzaakt door sommige geneesmiddelen - zoals immunotherapeutica en oncologische geneesmiddelen - bekend om mogelijke bijwerkingen in verband met bloedstolling.
Recente ontwikkelingen in het kweken van rudimentaire organen uit stamcellen kunnen ook orgel-op-een-chiptechnologie ondersteunen. Experimenten tonen aan dat menselijke stamcellen kunnen worden geprogrammeerd om verschillende soorten weefsel te produceren. Hoewel het enige tijd zal duren voordat deze techniek kan worden gebruikt om gepersonaliseerde organen voor transplantatiepatiënten te laten groeien, kan deze techniek al worden toegepast om menselijk weefsel te laten groeien voor orgel-op-een-chipmodellen..

Zal er snel mens-op-een-chip zijn?

Wetenschappers van het Wyss Institute werken nu aan een ambitieus project: ze zoeken naar het koppelen van verschillende organen-op-chips om een ​​replica van het hele menselijke lichaam te creëren. Dit kan medicijntesten op een ongeëvenaarde manier helpen. Meerdere in vitro "proefpersonen" konden worden getest en geanalyseerd op hun respons op een bepaald medicijn in een korte periode van tijd.   
Homo chippiens, zoals het model humoristisch is genoemd, is ook onderzocht door het Amerikaanse Environmental Protection Agency als een alternatief model voor het bestuderen van de effecten van milieutoxines, zoals de effecten van dioxine en bisfenol A (BPA) op de menselijke lever.
Op dit moment moet bijna elk nieuw medicijn nog een lange klinische proef ondergaan en moet het eerst op mensen worden getest voordat het op de markt komt. De ontwikkeling van miniatuur menselijke organen kan het ontwikkelingsproces korter maken door een deel van het proefprotocol van een nieuw medicijn over te slaan. Sommige experts waarschuwen echter dat chips de volledige complexiteit van een menselijk orgaan niet kunnen vangen en dat deze technologie beperkingen heeft die moeten worden aangepakt voordat ze bruikbaar worden als echte alternatieven voor echte organen..