S'ha reconegut àmpliament que els models animals per a la prova de fàrmacs i altres tractaments mèdics tenen diversos defectes greus. En alguns casos, aquests mètodes són antiètics i cruels. D'altra banda, aquests estudis no sempre són capaços de predir amb precisió la fisiologia humana. Molts d'aquests estudis tenen costos extrems, el que significa que algunes drogues mai no poden arribar a la fase de prova.
Investigadors de tot el món han estat treballant en el desenvolupament d'òrgans humans en miniatura que podrien reemplaçar les proves en animals i accelerar els assaigs de fàrmacs. Els seus experiments demostren que aquesta tecnologia emergent emergent sovint pot predir la resposta del cos a les drogues i les malalties sense utilitzar els subjectes vius. La indústria farmacèutica expressa l'interès en aquesta nova tecnologia sanitària, que contribueix a impulsar la seva innovació.
Organ-On-A-Chip per a la prova de fàrmacs
Un organ-on-a-chip és un dispositiu creat mitjançant mètodes de fabricació de microxip. Conté càmeres perfums contínuament folrades per cèl·lules humanes vives. La mida d'un petit pal de memòria d'ordinador, aquest dispositiu imita la biologia i les funcions dels òrgans reals i és una actualització dels sistemes existents en ús avui dia (com ara cèl·lules vives que es conreen en un plat Petri).
Els científics ja han desenvolupat diferents òrgans en els xips: el pulmó, el cor, l'intestí i el fetge.
El pulmó sobre un xip, per exemple, conté cèl·lules pulmonars i capil·lars amb un costat exposat a un mitjà similar a la sang i l'altre a l'aire. Això proporciona als científics una visió de la part del pulmó on es produeix l'intercanvi de gasos. Aquesta és la zona on sovint es presenten problemes pulmonars com ara infeccions i càncer.
Lung-on-a-chip és flexible, de manera que s'estira i es contreu molt semblant a un pulmó humà, replicant la funció de l'òrgan viu.
La tecnologia dels òrgans sobre fitxes procedeix dels laboratoris de l'Institut Wyss per a l'enginyeria biològica inspirada a la Universitat de Harvard. Algunes empreses comercials ara fabriquen fitxes que reprodueixen també un òrgan malalt. Uns altres se centren en la manera com les drogues, ja aprovades i recentment desenvolupades, es comporten en aquests dispositius en comparació amb el cos humà. Com que les empreses farmacèutiques coincideixen que invertir en tecnologia de xips és una recerca digna, més inversions i perfils posteriors faran que els òrgans sobre fitxes siguin encara més útils en el futur.
L'any passat, Emulate, Inc. va anunciar una col·laboració de recerca amb Johnson & Johnson i l'Institut Wyss per avaluar la seva plataforma de trombosi en un xip que podria utilitzar-se per provar fàrmacs que se sap que causen coàguls sanguinis. El xip presenta diferents factors que podrien contribuir al desenvolupament d'un coàgul sanguini. Si té èxit, aquesta tecnologia es podria utilitzar en assajos clínics de medicaments per minimitzar el risc causat per alguns fàrmacs, com ara immuno-terapèutics i fàrmacs d'oncologia, coneguts per possibles efectes secundaris relacionats amb la coagulació sanguínia.
Els avenços recents en l'augment dels òrgans rudimentaris de les cèl·lules mare també podrien suportar la tecnologia organ-on-a-chip. Els experiments mostren que les cèl·lules mare humanes es poden programar per produir diferents tipus de teixits. Tot i que demorarà un temps abans que aquesta tècnica pugui ser utilitzada per a la formació d'òrgans personalitzats per als pacients amb trasplantament, ja es pot aplicar per a la formació de teixits humans per a models d'òrgan en un xip.
Aviat hi haurà humans-en-un-xip?
Els científics de l'Institut Wyss treballen ara en un ambiciós projecte: tracten de vincular els diferents òrgans a les fitxes per crear una rèplica de tot el cos humà.
Això podria ajudar els assaigs de fàrmacs d'una manera sense precedents. Es poden provar i analitzar múltiples subjectes in vitro per la seva resposta a un medicament determinat en un curt període de temps.
Homo chippiens , com el model ha estat anomenat humorísticament, també ha estat explorat per l'Agència de Protecció Ambiental dels EUA com un model alternatiu per estudiar els efectes de les toxines ambientals, com els efectes dioxines i Bisfenol A (BPA) que tenen sobre el fetge humà.
De moment, pràcticament qualsevol fàrmac nou encara ha de passar per un assaig clínic llarg, a més de ser provat en humans abans que arribi al mercat. El desenvolupament d'òrgans humans en miniatura pot fer que el procés de desenvolupament sigui més curt saltant una part del protocol de prova d'un nou fàrmac. Tanmateix, alguns experts adverteixen que els xips no poden captar la complexitat completa d'un òrgan humà i que aquesta tecnologia té limitacions que cal abordar abans que es converteixin en útils alternatives als òrgans reals.