Newsy

Biochipy to przyszłość medycyny. Przyspieszą proces tworzenia skutecznych i tanich leków oraz pomogą przewidzieć ich działania niepożądane

2019-05-17  |  06:00

Biochipy mogą zrewolucjonizować procedury badań i dopuszczania leków do użycia. Znacznie obniżą też koszty, co sprawi, że nawet leki najnowszej generacji będę dostępne po znacznie niższych cenach. Naukowcy zaprojektowali urządzenia do hodowli mikroprzepływowej, które obrazują mikroarchitekturę i naśladują funkcje żywych narządów ludzkich. Dzięki stworzeniu systemu połączonych ze sobą mikrochipów funkcjonujących jak ludzki organizm można zaś dokładnie odwzorować zachowanie organów w odpowiedzi na stosowane leki.

– Biochip to miniaturowe urządzenie wielkości szkiełka mikroskopowego, w którym możemy przeprowadzić hodowlę tkanek zwierzęcych albo ludzkich dowolnego typu, tkanki prawidłowej, albo nowotworowej i z wykorzystaniem tej wyhodowanej tkanki przeprowadzić testy różnych substancji aktywnych potencjalnych leków. Jest on tak prosty w wykorzystaniu jak klasyczny preparat mikroskopowy, możemy go umieścić pod mikroskopem, obserwować zjawiska, które zachodzą w tkance w czasie rzeczywistym – tłumaczy w rozmowie z agencją Newseria Innowacje dr inż. Roman Szafran z Politechniki Wrocławskiej.

Naukowcy zaadaptowali metody wytwarzania mikrochipów komputerowych do zaprojektowania urządzeń do hodowli mikroprzepływowej, które obrazują funkcje żywych narządów ludzkich, w tym płuc, jelit, nerek, skóry, szpiku kostnego. Te mikrourządzenia, tzw. „Organs-on-Chips”, stanowią potencjalną alternatywę dla tradycyjnych testów na zwierzętach. Każdy układ narządów składa się z przezroczystego elastycznego polimeru o rozmiarze komputera, który zawiera wydrążone kanały mikroprzepływowe wyłożone żywymi komórkami specyficznymi dla ludzkiego narządu, połączonymi ze sztucznym układem naczyniowym z ludzkimi komórkami śródbłonkowymi.

– Modele tkankowe możemy wyprowadzić bezpośrednio z komórek człowieka, w ten sposób prowadzimy testy na tkankach ludzkich, a nie na zwierzęcych. A druga możliwość to terapie spersonalizowane, gdzie pobieramy komórki od pacjenta w niewielkiej ilości, możemy tutaj wykorzystać np. komórki CTC – cyrkulujące komórki nowotworowe, jeżeli mówimy tutaj o terapiach onkologicznych, i z niewielkiej liczby kilkuset komórek wyprowadzić zmianę nowotworową na chipie, która następnie może nam posłużyć do doboru optymalnej metody leczenia – przekonuje ekspert.

W Instytucie Wyss z Bostonu naukowcy odwzorowali około 15 różnych narządów ludzkich na chipach. Pierwszym z nich było płuco, urządzenie wielkości dysku z dwoma kanałami: wypełniony powietrzem górny kanał wyłożony ludzkimi komórkami nabłonkowymi pęcherzyków oraz dolny kanał wyłożony komórkami naczyń krwionośnych i przepływający przez niego roztwór zawierający białe krwinki. Aby dokładniej modelować biologię człowieka, naukowcy naśladowali również ruch oddechowy. Był to jednak dopiero pierwszy krok do stworzenia całego systemu połączonych mikrochipów, do złudzenia przypominających funkcjonowanie całego ludzkiego organizmu.

Dzięki zdolności do przyjmowania i łączenia różnych typów komórek i tkanek tworzących ludzkie narządy mikrochipy pozwalają zbadać funkcjonowania narządów ludzkich i naśladować stany chorobowe specyficzne dla człowieka, identyfikują też nowe cele terapeutyczne. Odtwarzają istotne interfejsy, aby zbadać proces dostarczania leków, a także odkrycia nowych leków. Chipy mogą być również używane do hodowli żywego mikrobiomu przez dłuższy czas w bezpośrednim kontakcie z żywymi ludzkimi komórkami, aby sprawdzić, jak wpływają na zdrowie człowieka.

Wykonanie badań klinicznych zajmuje lata, a pojedynczy związek może kosztować ponad 2 mld dol. Cały proces często nie pozwala przewidzieć ludzkich reakcji, ponieważ tradycyjne modele zwierzęce nie odzwierciedlają ludzkiej patofizjologii. Biochipy są więc rozwiązaniem.

– Jeśli chodzi o procedurę dopuszczenia nowych substancji leczniczych do obrotu, to jest ona wieloetapowa i bardzo kosztowna. Jeśli uda nam się z wykorzystaniem takiego mikrosystemu czy takiego modelu tkankowego na chipie przyspieszyć tę procedurę w ten sposób, że wyeliminujemy albo na wczesnym etapie substancje, które są szkodliwe, albo jeżeli dopuścimy do dalszych etapów substancje, które mogą być potencjalnymi lekami, a które np. byłyby wykluczone na etapie badań na zwierzętach, to niewątpliwie nam to może przyspieszyć całą ścieżkę dopuszczenia nowych substancji leczniczych do obrotu – przekonuje dr inż. Roman Szafran.

Czytaj także

Więcej ważnych informacji

CES 2020

Jedynka Newserii

Jedynka Newserii

Technologie

W ciągu pięciu lat w Polsce pojawią się superszybkie lewitujące pociągi. Polacy opracowują pojazdy mogące poruszać się z prędkością 415 km/h po obecnej infrastrukturze

Pociągi bez maszynisty czy napędzane wodorem mogą być przyszłością transportu kolejowego. Innym rozwiązaniem, testowanym już w części krajów, mogą być pociągi-pociski. Nie jeżdżą, a raczej lewitują nad torami, i rozwijają prędkość kilkuset kilometrów na godzinę. Innowacyjna kolej magnetyczna wykorzystuje korytarze transportowe kolei konwencjonalnych. Polacy opracowali również nowatorski projekt pociągu Magrail, który będzie mógł poruszać się po istniejącej już infrastrukturze z prędkością nawet do 415 km/h.

Komunikat

Ważne informacje dla dziennikarzy radiowych

Dziennikarze radiowi mają możliwość pobierania oryginalnego klipu dźwiękowego oraz  z lektorem w przypadku materiałów, w których ekspertami są obcokrajowcy.

Zapraszamy do kontaktu media|newseria.pl?subject=Kontakt%20dla%20medi%C3%B3w| style="background-color: rgb(255, 255, 255);"|media|newseria.pl 

Jak korzystać z materiałów Newserii?

Ważne informacje dla dziennikarzy i mediów

Wszystkie materiały publikowane w serwisach agencji informacyjnej Newseria przeznaczone są do bezpłatnej dystrybucji poprzez serwisy internetowe, stacje radiowe i telewizje, wydawców prasy oraz aplikacje pełniące funkcję agregatorów newsów. 

Szczegóły dotyczące warunków współpracy znajdują się tutaj.

Kosmos i lotnictwo

Prezes ULC: Coraz większa liczba dronów i podniebnych taksówek wymaga zapewnienia bezpieczeństwa. Wkrótce w życie wejdą nowe unijne przepisy

Firma konsultingowa Roland Berger  szacuje, że do 2050 roku w użyciu może być nawet 100 tys. dronów pasażerskich. Uber z kolei chce do 2023 roku obsługiwać latające taksówki. Niemiecki Volocopter niedawno zaprezentował zaś pierwszy na świecie port powietrznych taksówek. Szersze wykorzystanie podniebnego transportu może stanowić zagrożenie dla ruchu lotniczego. – Potrzebny jest system kontroli ruchu powietrznego działający wspólnie ze służbami publicznymi oraz większa świadomość społeczna – ocenia Piotr Samson, prezes Urzędu Lotnictwa Cywilnego.