At bygge et orgel på en chip

Den måde, som medicinalvirksomheder tester lægemidler på, er i stykker, og Donald Ingber har en idé til, hvordan den kan løses.





Forskere tester typisk potentielle lægemidler på dyr, men oftere end ikke, fejler forudsigelserne fra dyr, når en forbindelse testes på mennesker, siger Ingber, direktør for Harvard Universitys Wyss Institute. At udføre indledende test på mennesker er selvfølgelig for farligt. Vores foreslåede løsning er at lave undersøgelser med menneskelige celler, siger han, men ikke kun celler i en skål - celler, der udviser organlignende strukturer og funktioner.

Hvad Facebook ved

Denne historie var en del af vores juli-udgave 2012

  • Se resten af ​​problemet
  • Abonner

For at opnå dette er Ingber og hans team ved at udvikle et menageri af mikroskalaenheder, der replikerer strukturerne og miljøerne af faktiske menneskelige organer tættere på end en simpel kulturskål.



Wyss Institutes første organ var en vejrtrækningslunge på en mikrochip. Den gennemsigtige enhed i tommelfingerstørrelse er lavet af cellevenlige materialer og fungerer som en platform for dyrkning af menneskelige lungeceller. Små kanaler skærer gennem enheden. Luft og væske strømmer gennem de centrale kanaler, hvor lungecellerne dyrkes, og fordi apparatet er fleksibelt, kan forskerne lægge vakuumtryk på sidekanalerne, så de centrale kanaler udvider sig og trækker sig sammen - meget ligesom menneskelige lunger. Holdet har vist, at sådanne mekaniske kræfter påvirker cellernes adfærd. I tilfælde af lungeceller hjælper den mekaniske vejrtrækning dem med at absorbere partikler, der strømmer i luftkammeret.

For nylig har instituttet udviklet en menneskelig tarm på en mikrochip. Enhedens centrale kanal, som er foret med menneskelige celler, kan udsættes for bølgelignende bevægelser, der efterligner tarmens bevægelse under fordøjelsen. I chippen danner cellerne fingerlignende strukturer kendt som villi, der er vigtige for absorption af næringsstoffer og andre forbindelser. Disse strukturer dannes ikke, når celler dyrkes i en skål, hvilket tyder på, at cellerne føler sig mere hjemme i enheden. Forskere kan også dyrke almindelige tarmbakterier sammen med tarmcellerne i kanalen. I en kulturskål overhaler bakterierne normalt de menneskelige celler, siger Ingber; nu kan vi studere meget mere komplekse interaktioner.



Individuelt giver hver organlignende chip forskere en chance for at studere menneskelige celler i et mere naturligt miljø og teste, hvordan de reagerer på lægemidler og toksiner. Men Ingber arbejder hen imod en større vision, hvor flere af chipsene hænger sammen. Ved at forbinde de mikrofluidiske versioner af et hjerte, lunge, tarm, nyre og mere, mener Ingber og hans kolleger, at de bedre vil være i stand til at studere, hvordan kroppen behandler og reagerer på forskellige forbindelser.

Et projekt i gang med Wyss fakultetsmedlem Kevin Kit Parker er at teste inhalerede lægemidler for negative virkninger på hjertet - et langvarigt problem inden for opdagelse af lægemidler. Hjertetoksicitet er faktisk den største årsag til svigt af lægemidler, uanset hvad de retter sig mod, siger Ingber.

skjule