به طور گسترده ای شناخته شده است که مدل های حیوانی برای آزمایش داروها و سایر درمان های پزشکی دارای نقایص جدی هستند. در بعضی موارد، این روش ها غیر اخلاقی و بی رحمانه هستند. علاوه بر این، این مطالعات همیشه قادر به پیش بینی دقیق فیزیولوژی انسان نیستند. بسیاری از این مطالعات با هزینه های فراوانی روبرو هستند که به این معنی است که بعضی از داروها ممکن است هرگز به مرحله آزمایش نپردازند.
محققان در سرتاسر جهان در حال توسعه اندورهای مینیاتوری انسان هستند که به طور بالقوه می تواند آزمایشات حیوانی را جایگزین و آزمایشات مواد مخدر را سریعتر کند. آزمایشات آنها نشان می دهد که این تکنولوژی تازه در حال ظهور اغلب می تواند پاسخ بدن به داروها و بیماری ها را بدون استفاده از افراد زنده پیش بینی کند. صنعت داروسازی ابراز علاقه به این فن آوری سلامت نوپا است که به نوآوری خود کمک می کند.
ارگان بر روی A-Chip برای آزمایش مواد مخدر
یک دستگاه بر روی یک تراشه دستگاهی است که با استفاده از روشهای تولید میکرو تراشه ساخته شده است. این شامل اتاقهایی است که به طور مستمر از طریق سلول های زنده بدن انسان ساخته شده اند. اندازه یک حافظه کامپیوتر کوچک، این دستگاه زیست شناسی و عملکردهای ارگان های واقعی را تقلید می کند و ارتقاء سیستم های موجود در حال حاضر است (مانند سلول های زنده ای که در ظرف پتری).
دانشمندان در حال حاضر اندام های مختلف بر روی چیپس توسعه یافته: ریه، قلب، روده و کبد.
به عنوان مثال، ریه ها بر روی یک سلول شامل سلول های ریه و مویرگی هستند که یک طرف در معرض یک محیط خون مانند و دیگری به هوا می باشد. این دانشمندان را قادر می سازد بینشی راجع به بخشی از ریه که تبادل گاز اتفاق می افتد، فراهم کند. این ناحیه ای است که مشکلات ریه مانند عفونت و سرطان اغلب رخ می دهد.
ریه بر روی یک چیپ انعطاف پذیر است، بنابراین کشش و قرارداد بسیار شبیه یک ریه انسان است که تابع عملکرد ارگان زنده است.
فن آوری های سازمان های مبتنی بر تراشه از آزمایشگاه موسسه Wyss برای مهندسی زیست شناسی الهام گرفته شده در دانشگاه هاروارد است. بعضی از شرکت های تجاری اکنون تراشه هایی تولید می کنند که یک عضو بیمار را نیز تکثیر می کنند. دیگران در حال تمرکز بر راه مصرف دارو هستند - هر دو قبلا تایید شده و تازه توسعه یافته - در این دستگاه ها نسبت به بدن انسان رفتار می کنند. همانطور که شرکت های داروسازی معتقدند سرمایه گذاری در تکنولوژی تراشه یک پیگیری ارزشمند است، سرمایه گذاری بیشتر و اصلاحات بعدی باعث خواهد شد که اندونزی در تراشه ها در آینده نیز مفید باشد.
در سال گذشته Emulate، Inc. یک همکاری تحقیقاتی با جانسون و جانسون و موسسه ویسس برای ارزیابی تراکم ترومبوز بر روی یک تراشه اعلام کرد که می تواند به طور بالقوه برای آزمایش داروهایی که علت ایجاد لخته های خون را دارند، مورد استفاده قرار گیرد. مدل تراشه عوامل مختلفی را ایجاد می کند که می تواند باعث ایجاد لخته خون شود. اگر موفقیت آمیز باشد، این تکنولوژی را می توان در آزمایشات دارویی بالینی مورد استفاده قرار داد تا خطر ابتلا به برخی از داروها مانند ایمونوتراپی و داروهای انکولوژی شناخته شده برای عوارض جانبی احتمالی مرتبط با لخته شدن خون باشد.
پیشرفت های اخیر در رشد ارگان های ابتدایی از سلول های بنیادی می تواند از تکنولوژی اره بر روی یک چیپ پشتیبانی کند. آزمایشات نشان می دهد که سلول های بنیادی انسان می توانند برای تولید انواع مختلف بافت برنامه ریزی شوند. در حالی که پیش از این که این روش بتواند ارگانهای شخصی برای بیماران پیوند را رشد دهد، پیش از این می توان از آن برای رشد بافت های انسانی برای مدل های ارگان در یک تراشه استفاده کرد.
آیا به زودی انسانی بر روی تراشه خواهد بود؟
دانشمندان موسسه ویس در حال حاضر بر روی یک پروژه بلندپروازانه کار می کنند: آنها به دنبال پیوند اندام های مختلف بر روی تراشه برای ایجاد یک ماکت کلی بدن انسان هستند.
این می تواند به روش های بی نظیر کمک های مواد مخدر را کمک کند. چندین آزمایش "آزمودنی ها" در طی مدت کوتاهی می تواند برای پاسخ به یک دارو خاص آزمایش و آنالیز شود.
Homo chippiens ، به عنوان مدل به طرز شگفت انگیزی به نام خوانده شده است، توسط آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده به عنوان یک مدل جایگزین برای مطالعه اثرات سموم محیطی، مانند اثرات دیوکسین و Bisphenol A (BPA) بر روی کبد انسان بررسی شده است.
در حال حاضر، تقریبا هر داروی جدید هنوز باید یک آزمایش بالینی طولانی و همچنین قبل از اینکه به بازار برسد، باید بر روی انسان آزمایش شود. توسعه اندام های مینیاتوری انسان می تواند فرآیند توسعه را با گذراندن یک قسمت از پروتکل پروتکل تحقیق مواد مخدر جدید کوتاه تر کند. با این حال، برخی از کارشناسان هشدار می دهند که تراشه ها نمیتواند پیچیدگی کامل یک ارگان انسانی را جذب کند و این تکنولوژی محدودیت هایی دارد که باید قبل از اینکه آنها به عنوان جایگزین واقعی برای ارگان های واقعی مفید شوند، مورد توجه قرار گیرند.