Джералдин Хамилтън Части от тялото в чип
Автор: Драгос/Дата на публикуване: 26-12-2013 20:12
Сравнително лесно е да си представим ново лекарство, по-добро лечение на определени заболявания. Трудната част обаче е тестването, което може да забави появата на нови лечения с години. Джералдин Хамилтън ни показва как нейната лаборатория създава органи и части от човешкото тяло в чип, в прости структури, които имат всички части, необходими за тестване на нови лекарства - дори персонализирано лечение.
В областта на глобалното здравеопазване имаме настоящ проблем за решаване, а именно начинът, по който изследваме и разработваме нови лекарства, е твърде скъп, отнема твърде много време и се проваля по-често, отколкото успява. Наистина не работи и това означава, че пациентите, които се нуждаят от нови терапии, не ги получават и болестите остават нелекувани. Харчим все повече пари. На всеки 1 милиард долара, похарчени за изследвания и разработки, получаваме по-малко лекарства на пазара. Повече пари, по-малко лекарства. Хм ...
Какво става? Има много фактори, които играят, но мисля, че един от ключовите аспекти е, че наличните в момента методи за тестване дали дадено лекарство ще действа или е ефективно или безопасно, преди да се премине към клинични изпитвания при хора, не са подходящи. . Не прогнозирам какво ще се случи с хората. Налични са два такива метода. Човешки клетки в чаши на Петри и тестване върху животни.
Нека да поговорим за първите, клетки в чашките на Петри. Клетките работят правилно в телата ни. Изваждаме ги и ги отстраняваме от тяхната среда, слагаме ги в чиниите на Петри и чакаме да видим какво ще стане. И какво се случва? Не работи. Те не обичат околната среда, защото тя е различна от тялото.
Ами тестовете върху животни? Тестването върху животни ни предоставя изключително полезна информация. Учи ни какво се случва в сложни организми. Научаваме повече за биологията. Но по-често животинските модели не предсказват какво ще се случи с хората, когато се лекуват с определено лекарство.
Затова се нуждаем от по-добри методи. Нуждаем се от човешки клетки, но за да осигурим комфортна среда извън тялото.
Нашата телесна среда е динамична. Непрекъснато се променяме. Нашите клетки преминават през тези процеси. Той е в динамичната телесна среда. Те са непрекъснато повлияни от механични сили. Ако искаме да имаме щастливи клетки извън тялото, трябва да станем клетъчни архитекти. Да се създаде и изгради подходяща среда за клетки.
В института Wyss направих това. Ние го наричаме орган в чипа. И ето един от тях. Красиво, нали? Но и невероятно. Ето го, живее и диша човешки бял дроб в чипа.
Показвам ви тази снимка, не защото е красива, а защото ни дава много информация за това как работят клетките в чипа. Това ни казва, че тези клетки в белите ни дробове имат структура като косата, която бихте очаквали да видите в белите си дробове. Тези структури се наричат реснички и те всъщност движат слузта в белите дробове. Да, слуз. Което всъщност е много важно. Тази слуз задържа частици, вируси, потенциални алергени и тези реснички премахват и почистват слузта. Когато са засегнати от цигарен дим например, те не работят и не могат да почистят слузта. И това води до състояния като бронхит. Почистването на реснички и слуз също участва в заболявания като муковисцидоза. Но сега, с тези чипове, можем да търсим нови лечения.
Не спряхме до тук. Ние също имаме черва в нашия чип. Ето го. Поставяме човешките чревни клетки в чип, симулиращ червата и те са в непрекъснато перисталтично движение, този поток на потока през клетките, в който симулираме много от функциите, които очаквате да видите в човешкото черво. Сега можем да започнем да създаваме модели на състояния като синдром на раздразнените черва, заболяване, което засяга много хора. Това е изтощително и няма много ефективни лечения.
Сега имаме цяла мрежа от чипове за различните органи, с които работим в лаборатории. Истинската сила на тази технология идва от факта, че можем да ги свържем. Чрез течността, протичаща през тези клетки, можем да свържем множество чипове, за да формираме виртуален човек в чип. Звучи интересно. Няма да пресъздадем цялостно човешко същество в тези чипове, целта ни е да пресъздадем достатъчно функционалност, за да можем да предскажем какво се случва в човешкото тяло. Можем да започнем да изследваме какво се случва с аерозолно лекарство. За тези с астма като мен - когато използвате инхалатора, можем да изследваме как лекарството попада в белите дробове, как попада в тялото, как може да повлияе на сърцето. Променя ли пулса? Токсичен ли е? Отстранява ли се от черния дроб? Или се метаболизира от черния дроб? Елиминира ли се чрез бъбреците? Можем да изследваме динамиката на реакцията на организма към лекарството.
Това може да направи революция и да увеличи потенциала не само във фармацевтичната индустрия, но и в други индустрии, включително козметичната индустрия. Можем да използваме симулирана кожа върху чип, изследвана в момента в лабораторията, за да проверим дали съставките в продуктите, които поставяме върху кожата, са безопасни, без да ги тестваме върху животни. Бихме могли да тестваме безопасността на веществата, на които сме изложени ежедневно в ежедневна среда, например домакински почистващи продукти. Бихме могли да използваме чип органи като приложения при биотероризъм или радиация. Бихме могли да научим повече за инфекциите с ебола или други смъртоносни вируси като ТОРС.
Чиповите органи променят начина, по който провеждаме клинични изпитвания в бъдеще. Сега обичайният участник в клиничното изпитване е точно такъв: обикновен. Има тенденция да е на средна възраст, жено. Има няколко клинични проучвания с деца, но те приемат лекарства ежедневно, за които единственото изследване на безопасността е при възрастни. Децата не са възрастни. Те може да не реагират като възрастни. Съществуват и генетични различия в популациите, което води до популации с риск от нежелани реакции. Ако можехме да вземем клетки от различни замърсители и да ги поставим в чипове, щяхме да създадем популации в чип. Това би променило начина, по който правим клинични изпитвания. Ето екипа и хората, които го правят. Имаме инженери, биолози, клиницисти, които работят заедно. Невероятно е в института Wyss. Това е комбинация от дисциплини, в които биологията влияе върху начина, по който създаваме, моделираме, изграждаме. Много вълнуващо.
Установяваме сътрудничество с важни индустрии като тази, която имаме с компания, специализирана в цифрови масови продукти. Те ще ни помогнат да направим милиони чипове вместо един чип, който възможно най-много изследователи могат да използват. Това е ключът към потенциала на тази технология.
Нека ви покажа нашите инструменти. Ето един, който нашите инженери сега тестват в лабораторията. Това ще ни даде контрола, от който се нуждаем, за да свържем десет или повече чипа. И той прави нещо важно. Той създава лесен за използване интерфейс, така че биолог като мен може да вземе чип и да го постави в патрон като в този прототип. Касетата се поставя в машината като C.D. и е готова за анализ. Свързваме се и работи. Лесно.
Сега, нека си представим как ще изглежда бъдещето, ако вземем стволови клетки, които да поставим в чипа, или вашите стволови клетки на чип. Персонализиран чип.
Всеки от нас е различен и разликите означават, че реагираме много различно и понякога непредсказуемо на наркотици. Преди няколко години имах остро главоболие, от което не можах да се отърва и мислех да направя нещо различно. Взех Адвил. След 50 минути бях на път за охраната с остър пристъп на астма. Както можете да видите, това не беше фатално, но понякога страничните ефекти могат да бъдат фатални.
Как да ги предотвратим? Можем да си представим, че един ден имаме Джералдин на чип или Даниел на чип.