Geraldine Hamilton A test részei egy chipben
Szerző: Dragos/Megjelenés dátuma: 2013-12-26 20:12
Viszonylag könnyű elképzelni egy új gyógyszert, egy bizonyos betegségek jobb kezelését. A nehéz rész azonban a tesztelés, amely évekig késleltetheti az új kezelések megjelenését. Geraldine Hamilton megmutatja nekünk, hogy laboratóriuma miként hozza létre az emberi test szerveit és részeit chip-ként, egyszerű szerkezetekben, amelyek rendelkeznek az új gyógyszerek - akár személyre szabott kezelések - teszteléséhez szükséges összes részpel.
A globális egészségügy területén jelen van egy megoldandó problémánk, nevezetesen az, hogy miként kutatunk és fejlesztünk új gyógyszereket, túl drága, túl sokáig tart és gyakrabban bukik, mint sikerül. Ez valóban nem működik, és ez azt jelenti, hogy az új terápiára szoruló betegek nem kapják meg őket, és a betegségek kezeletlenek maradnak. Egyre több pénzt költünk. Minden kutatásra és fejlesztésre fordított egymilliárd dollárért kevesebb kábítószert kapunk a piacon. Több pénz, kevesebb gyógyszer. Hmm ...
Mi történik? Nagyon sok tényező játszik szerepet, de úgy gondolom, hogy az egyik kulcsfontosságú szempont az, hogy a jelenleg rendelkezésre álló módszerek annak tesztelésére, hogy a gyógyszer beválik-e, vagy hatékony vagy biztonságos-e az emberen végzett klinikai vizsgálatok előtt, nem megfelelőek. . Nem jósolom meg, mi lesz az emberekkel. Két ilyen módszer áll rendelkezésre. Emberi sejtek Petri-csészékben és állatkísérletek.
Beszéljünk a Petri-csészék első celláiról. A sejtek megfelelően működnek a testünkben. Kivesszük és eltávolítjuk a környezetükből, Petri-csészékbe tesszük és megvárjuk, mi lesz. És mi történik? Nem működik. Nem szeretik a környezetet, mert különbözik a testtől.
Mi a helyzet az állatkísérletekkel? Az állatkísérletek rendkívül hasznos információkat nyújtanak számunkra. Megtanítja, mi történik a bonyolult organizmusokban. Többet tudunk meg a biológiáról. De az állatmodellek gyakran nem jósolják meg, mi történik az emberrel, ha egy adott gyógyszerrel kezelik őket.
Tehát jobb módszerekre van szükségünk. Szükségünk van emberi sejtekre, de azért, hogy kényelmes környezetet biztosítsunk a testen kívül.
Testkörnyezetünk dinamikus. Folyamatosan változunk. Sejtjeink ezen a folyamaton mennek keresztül. A dinamikus testi környezetben van. Mechanikus erők folyamatosan befolyásolják őket. Ha azt szeretnénk, hogy boldog sejtjeink legyenek a testen kívül, sejtépítészekké kell válnunk. Megfelelő környezet létrehozása és kiépítése a sejtek számára.
A Wyss Intézetben ezt tettem. A chipben szereplő szervnek hívjuk. És itt van az egyik. Gyönyörű, nem? De hihetetlen. Itt van, él és lélegez egy emberi tüdőt a chipben.
Nem azért mutatom be ezt a képet, mert gyönyörű, hanem azért, mert rengeteg információt nyújt számunkra a chip celláinak működéséről. Azt mondja nekünk, hogy ezeknek a sejteknek a tüdőnkben olyan a szerkezete, mint a hajnak, amelyet elvárhat a tüdejétől. Ezeket a struktúrákat csillóknak nevezzük, és valójában a tüdőben lévő nyálkát mozgatják. Igen, nyák. Ami valójában nagyon fontos. Ez a nyálka megtartja a részecskéket, a vírusokat, a potenciális allergéneket, és ezek a csillók eltávolítják és megtisztítják a nyálkát. Amikor például a cigarettafüst érinti őket, nem működnek, és nem tudják megtisztítani a nyálkát. És ez olyan állapotokhoz vezet, mint a hörghurut. A csillók és a nyálkák tisztítása olyan betegségekben is szerepet játszik, mint a cisztás fibrózis. De most ezekkel a chipekkel új kezeléseket kereshetünk.
Itt nem álltunk meg. A chipünkben is van egy bél. Ott van. Az emberi bélsejteket a beleket szimuláló chipbe helyezzük, és folyamatos perisztaltikus mozgásban vannak, ez az áramlás a sejteken keresztül, amelyben sok olyan funkciót szimulálunk, amelyet várhatóan látni fog az emberi bélben. Most elkezdhetjük olyan állapotminták kialakítását, mint az irritábilis bél szindróma, egy olyan betegség, amely sok embert érint. Meggyengítő, és nincs sok hatékony kezelés.
Most egy teljes chip-hálózattal rendelkezünk a különböző szervek számára, amelyekkel laboratóriumokban dolgozunk. Ennek a technológiának a valódi ereje abból adódik, hogy összekapcsolhatjuk őket. Az ezen sejteken átfolyó folyadékon keresztül több chipet is összekapcsolhatunk, hogy virtuális embert alkossunk chipké. Érdekesen hangzik. Ezekben a zsetonokban nem fogunk egész embert létrehozni, célunk az, hogy elegendő funkcionalitást hozzunk létre ahhoz, hogy megjósolhassuk, mi történik az emberi testben. Elkezdhetjük feltárni, mi történik egy aeroszolos gyógyszerrel. Az olyan asztmában szenvedőknek, mint én - az inhalátor használatakor felfedezhetjük, hogyan jut el a gyógyszer a tüdőbe, hogyan jut be a testbe, hogyan befolyásolhatja a szívet. Megváltoztatja a szívverést? Mérgező? A máj eltávolítja? Vagy metabolizálódik a májban? A vesék eliminálják? Tanulmányozhatjuk a szervezet gyógyszerre adott reakciójának dinamikáját.
Ez forradalmasíthatja és fokozhatja a potenciált nemcsak a gyógyszeriparban, hanem más iparágakban is, beleértve a kozmetikai ipart is. Szimulált bőrt használhatunk egy chipen, amelyet jelenleg a laboratóriumban kutatunk, és tesztelhetjük, hogy az általunk bőrre helyezett termékek összetevői biztonságosak-e, anélkül, hogy állatokat tesztelnénk. Kipróbálhatnánk azoknak az anyagoknak a biztonságát, amelyeknek napi környezetben vagyunk kitéve, például háztartási tisztítószerek. A chip szerveket felhasználhatnánk bioterrorizmus vagy sugárterhelés alkalmazásában. Tudhatunk meg többet az Ebola fertőzésekről vagy más halálos vírusokról, mint például a SARS.
A chip szervek megváltoztatják a klinikai vizsgálatok módját a jövőben. Most a klinikai vizsgálat szokásos résztvevője éppen ilyen: rendes. Általában középkorú, nő. Kevés klinikai vizsgálat zajlik gyermekekkel - de naponta szednek gyógyszert, amelyhez az egyetlen biztonsági kutatást felnőtteknél végezzük. A gyermekek nem felnőttek. Lehet, hogy nem úgy reagálnak, mint a felnőttek. A populációkban genetikai különbségek is vannak, ami veszélyeztetett populációkhoz vezet, amelyek a mellékhatások kockázatának vannak kitéve. Ha különböző szennyező anyagok sejtjeit el tudnánk venni és chipekbe raknánk, akkor egy chipben populációkat hoznánk létre. Ez megváltoztatná a klinikai vizsgálatok módját. Itt van a csapat és az emberek, akik csinálják. Mérnökök, biológusok és klinikusok dolgoznak együtt. Hihetetlen a Wyss Intézetben. Olyan tudományterületek kombinációja, amelyekben a biológia befolyásolja az alkotás, a modellezés és az építkezés módját. Nagyon izgalmas.
Együttműködünk olyan fontos iparágakkal, mint például egy digitális tömegtermékekre szakosodott céggel. Segítenek abban, hogy egy chip helyett több millió chipet készítsünk, amelyet a lehető legtöbb kutató használhat. Ez a kulcsa ennek a technológiának a lehetőségeiben.
Hadd mutassam meg nekünk az eszközeinket. Itt van az egyik, amelyet mérnökeink most tesztelnek a laboratóriumban. Ez megadja nekünk azt az irányítást, amely tíz vagy több chip összekapcsolásához szükséges. És csinál valami fontosat. Könnyen használható felületet hoz létre, így egy olyan biológus, mint én, el tud venni egy chipet és betenni egy patronba, mint ebben a prototípusban. A patront egy C.D-ként helyezik be a gépbe, és készen áll az elemzésre. Csatlakozunk, és működik. Könnyen.
Most képzeljük el, hogy nézne ki a jövő, ha őssejteket vennénk a chipbe, vagy az őssejtjeit egy chipbe. Egyéni chip.
Mindannyian különbözünk, és a különbségek azt jelentik, hogy nagyon másképp és néha kiszámíthatatlanul reagálunk a drogokra. Néhány évvel ezelőtt heves fejfájásom volt, amitől nem tudtam szabadulni, és valami másra gondoltam. Elvettem Advilt. 50 perc múlva hirtelen asztmás rohammal indultam az őrszobába. Nem volt halálos, mint láthatja, de néha a mellékhatások végzetesek is lehetnek.
Hogyan akadályozhatjuk meg őket? El tudjuk képzelni, hogy egyszer Geraldine van egy chipen, vagy Danielle egy chipen.