Organe auf dem Chip und sich entwickelnde medizinische Forschung
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Gary Vaynerchuk Summer Intern Fireside Chat | 2016 (November 2024)
Es ist allgemein anerkannt, dass Tiermodelle zum Testen von Medikamenten und anderen medizinischen Behandlungen mehrere schwerwiegende Mängel aufweisen. In einigen Fällen sind diese Methoden unethisch und grausam. Darüber hinaus sind diese Studien nicht immer in der Lage, die menschliche Physiologie genau vorherzusagen. Viele dieser Studien sind mit erheblichen Kosten verbunden, was bedeutet, dass manche Medikamente möglicherweise niemals in die Testphase gelangen.
Forscher auf der ganzen Welt haben an der Entwicklung menschlicher Miniaturorgane gearbeitet, die möglicherweise Tierversuche ersetzen und Arzneimittelstudien beschleunigen könnten. Ihre Experimente zeigen, dass diese aufstrebende neue Technologie häufig die Reaktion des Körpers auf Medikamente und Krankheiten vorhersagen kann, ohne lebende Probanden zu verwenden. Die Pharmaindustrie zeigt Interesse an dieser aufstrebenden Gesundheitstechnologie, die dazu beiträgt, ihre Innovationen voranzutreiben.
Organ-On-A-Chip für Drogentests
Ein Organ-on-a-Chip ist ein Gerät, das mit Mikrochip-Herstellungsverfahren hergestellt wird. Es enthält kontinuierlich durchströmte Kammern, die von lebenden menschlichen Zellen ausgekleidet sind. Dieses Gerät ist so klein wie ein kleiner Computer-Memory-Stick und ahmt die Biologie und die Funktionen echter Organe nach. Es ist ein Upgrade der vorhandenen Systeme, die heute verwendet werden (wie in einer Petrischale gezüchtete lebende Zellen).
Wissenschaftler haben bereits verschiedene Organe auf Chips entwickelt: Lunge, Herz, Darm und Leber. Beispielsweise enthält Lung-on-a-Chip sowohl Lungen- als auch Kapillarzellen, wobei eine Seite einem blutähnlichen Medium und die andere Luft ausgesetzt ist. Dies gibt Wissenschaftlern Einblick in den Teil der Lunge, in dem der Gasaustausch stattfindet. In diesem Bereich treten häufig Lungenprobleme wie Infektionen und Krebs auf. Lung-on-a-Chip ist flexibel, dehnt und kontrahiert sich ähnlich wie eine menschliche Lunge und repliziert die Funktion des lebenden Organs.
Die Organs-on-Chip-Technologie stammt aus den Labors des Wyss Institute for Biological Inspired Engineering an der Harvard University. Einige kommerzielle Unternehmen stellen mittlerweile Chips her, die auch ein krankes Organ nachbilden. Andere konzentrieren sich auf das Verhalten von Medikamenten - sowohl bereits zugelassene als auch neu entwickelte - bei diesen Geräten im Vergleich zum menschlichen Körper. Da Pharmaunternehmen der Ansicht sind, dass Investitionen in Chip-Technologie eine lohnenswerte Investition sind, werden weitere Investitionen und spätere Verfeinerungen dazu beitragen, dass Organ-on-Chips zukünftig noch nützlicher werden.
Im vergangenen Jahr kündigte Emulate, Inc. eine Forschungskooperation mit Johnson & Johnson und dem Wyss Institute an, um ihre Thrombose-on-a-Chip-Plattform zu evaluieren, die möglicherweise zum Testen von Medikamenten verwendet werden könnte, von denen bekannt ist, dass sie Blutgerinnsel verursachen. Der Chip modelliert verschiedene Faktoren, die zur Entwicklung eines Blutgerinnsels beitragen können. Bei Erfolg könnte diese Technologie in klinischen Arzneimittelstudien zur Minimierung des Risikos verwendet werden, das von bestimmten Arzneimitteln - wie Immuntherapeutika und Onkologiemedikamenten - verursacht wird, die für mögliche Nebenwirkungen im Zusammenhang mit der Blutgerinnung bekannt sind.
Jüngste Fortschritte beim Anbau von rudimentären Organen aus Stammzellen könnten auch die Organ-on-a-Chip-Technologie unterstützen. Experimente zeigen, dass humane Stammzellen so programmiert werden können, dass sie unterschiedliche Gewebearten produzieren. Zwar dauert es einige Zeit, bis diese Technik zum Anbau personalisierter Organe für Transplantationspatienten verwendet werden kann, sie kann jedoch bereits zum Anbau von menschlichem Gewebe für Organ-on-a-Chip-Modelle verwendet werden.
Wird es bald Human-On-A-Chip geben?
Wissenschaftler am Wyss Institute arbeiten jetzt an einem ehrgeizigen Projekt: Sie untersuchen verschiedene Organe auf Chips, um eine Nachbildung des gesamten menschlichen Körpers zu erstellen. Dies könnte Arzneimittelversuche auf beispiellose Weise unterstützen.In-vitro-Probanden konnten in kurzer Zeit auf ihre Reaktion auf ein bestimmtes Medikament getestet und analysiert werden.
Homo chippiens Das Modell wurde auch als humorvoll bezeichnet und wurde von der US-amerikanischen Umweltschutzbehörde (Environmental Protection Agency) als alternatives Modell für die Untersuchung der Auswirkungen von Umweltgiften untersucht, z. B. die Auswirkungen von Dioxin und Bisphenol A (BPA) auf die menschliche Leber.
Derzeit muss fast jedes neue Medikament noch einer langwierigen klinischen Prüfung unterzogen und an Menschen getestet werden, bevor es auf den Markt kommt. Die Entwicklung menschlicher Miniaturorgane könnte den Entwicklungsprozess verkürzen, indem ein Teil des Testprotokolls eines neuen Arzneimittels übersprungen wird. Einige Experten warnen jedoch davor, dass Chips nicht die volle Komplexität eines menschlichen Organs erfassen können und dass diese Technologie Einschränkungen hat, die angegangen werden müssen, bevor sie als echte Alternativen zu echten Organen nützlich werden.
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