Nó đã được công nhận rộng rãi rằng các mô hình động vật để thử nghiệm thuốc và điều trị y tế khác có một số sai sót nghiêm trọng. Trong một số trường hợp, những phương pháp này là phi đạo đức và tàn nhẫn. Hơn nữa, những nghiên cứu này không phải lúc nào cũng có thể dự đoán chính xác sinh lý học của con người. Nhiều người trong số các nghiên cứu này đi kèm với chi phí rộng lớn, có nghĩa là một số loại thuốc có thể không bao giờ làm cho nó đến giai đoạn thử nghiệm.
Các nhà nghiên cứu trên khắp thế giới đang nghiên cứu phát triển các cơ quan con người thu nhỏ có khả năng thay thế thử nghiệm động vật và tăng tốc độ thử nghiệm ma túy. Các thí nghiệm của họ cho thấy công nghệ mới nổi này thường có thể dự đoán phản ứng của cơ thể đối với các loại thuốc và bệnh tật mà không sử dụng các đối tượng sống. Ngành công nghiệp dược phẩm đang thể hiện sự quan tâm đến công nghệ y tế vừa chớm nở này đang giúp thúc đẩy sự đổi mới của nó.
Organ-On-A-Chip để kiểm tra ma túy
Organ-on-a-chip là thiết bị được tạo bằng phương pháp sản xuất vi mạch. Nó chứa các buồng được tưới nước liên tục được lót bởi các tế bào sống của con người. Kích thước của một thanh bộ nhớ máy tính nhỏ, thiết bị này bắt chước sinh học và chức năng của các cơ quan thực và là một bản nâng cấp trên các hệ thống hiện có đang sử dụng ngày nay (chẳng hạn như các tế bào sống được trồng trong đĩa petri).
Các nhà khoa học đã phát triển các bộ phận cơ thể khác nhau: phổi, tim, ruột và gan.
Ví dụ, phin-on-a-chip chứa cả hai tế bào phổi và mao mạch với một bên tiếp xúc với môi trường giống như máu và một bên không khí. Điều này cung cấp cho các nhà khoa học cái nhìn sâu sắc về phần phổi nơi trao đổi khí xảy ra. Đây là khu vực mà các vấn đề về phổi như nhiễm trùng và ung thư thường xảy ra.
Lung-on-a-chip là linh hoạt, do đó, nó trải dài và hợp đồng giống như một phổi của con người - tái tạo chức năng của cơ quan sống.
Công nghệ cơ bản trên chip bắt nguồn từ các phòng thí nghiệm của Viện Kỹ thuật lấy cảm hứng từ sinh vật học tại Đại học Harvard. Một số công ty thương mại hiện đang sản xuất chip nhân rộng một cơ quan bị bệnh. Những người khác đang tập trung vào cách thuốc - cả hai đã được phê duyệt và mới được phát triển - hành xử trong các thiết bị này so với cơ thể con người. Khi các công ty dược đồng ý rằng đầu tư vào công nghệ chip là một sự theo đuổi xứng đáng, đầu tư thêm và tinh chỉnh tiếp theo sẽ làm cho các bộ phận nội tạng trở nên hữu ích hơn trong tương lai.
Năm ngoái, Emulate, Inc. đã công bố hợp tác nghiên cứu với Johnson & Johnson và Viện Wyss để đánh giá nền tảng huyết khối trên chip của họ có khả năng được sử dụng để kiểm tra các loại thuốc được biết là gây ra cục máu đông. Các mô hình chip các yếu tố khác nhau có thể góp phần vào sự phát triển của cục máu đông. Nếu thành công, công nghệ này có thể được sử dụng trong các thử nghiệm lâm sàng để giảm thiểu nguy cơ gây ra bởi một số loại thuốc - chẳng hạn như liệu pháp miễn dịch và thuốc ung thư - được biết đến với các tác dụng phụ có thể xảy ra liên quan đến đông máu.
Những tiến bộ gần đây trong việc phát triển các cơ quan thô sơ từ tế bào gốc cũng có thể hỗ trợ công nghệ vi sinh trên chip. Các thí nghiệm cho thấy các tế bào gốc của con người có thể được lập trình để sản xuất các loại mô khác nhau. Trong khi phải mất một thời gian trước khi kỹ thuật này có thể được sử dụng để phát triển các cơ quan được cá nhân hóa cho bệnh nhân cấy ghép, nó có thể đã được áp dụng để phát triển mô của con người cho các mô hình organ-on-a-chip.
Chẳng bao lâu sẽ trở thành con người-On-A-Chip?
Các nhà khoa học tại Viện Wyss hiện đang làm việc trên một dự án đầy tham vọng: Họ đang tìm kiếm liên kết các cơ quan khác nhau trên chip để tạo ra một bản sao của toàn bộ cơ thể con người.
Điều này có thể hỗ trợ các thử nghiệm ma túy một cách vô song. Nhiều “đối tượng” trong ống nghiệm có thể được kiểm tra và phân tích để đáp ứng với một loại thuốc nhất định trong một khoảng thời gian ngắn.
Homo chippiens , như mô hình đã được mệnh danh một cách hài hước, cũng đã được Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ khám phá như một mô hình thay thế cho nghiên cứu ảnh hưởng của các độc tố môi trường như hiệu ứng dioxin và Bisphenol A (BPA) có trên gan người.
Hiện tại, hầu như bất kỳ loại thuốc mới nào cũng cần phải trải qua một thử nghiệm lâm sàng kéo dài cũng như được thử nghiệm trên người trước khi nó tiếp cận thị trường. Sự phát triển của các cơ quan con người thu nhỏ có thể làm cho quá trình phát triển ngắn hơn bằng cách bỏ qua một phần của giao thức thử nghiệm của loại thuốc mới. Tuy nhiên, một số chuyên gia cảnh báo rằng chip không thể nắm bắt được sự phức tạp hoàn toàn của cơ quan người và công nghệ này có những hạn chế cần phải được giải quyết trước khi chúng trở nên hữu ích như là lựa chọn thay thế thực sự cho các cơ quan thực sự.