Χιλιάδες ζώα χρησιμοποιούνται ετησίως στα αρχικά στάδια ανάπτυξης φαρμάκων παγκοσμίως, ωστόσο πολλά φάρμακα που δοκιμάζονται σε ζώα δεν καταλήγουν να παρουσιάζουν κανένα κλινικό όφελος.
Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου σχεδίασαν μια επαναστατική συσκευή «body-on-chip», που μιμείται τέλεια τον τρόπο με τον οποίο ένα φάρμακο ρέει στο σώμα ενός ασθενούς. Είναι πλαστική και, σύμφωνα με τους επιστήμονες, παρέχει τη δυνατότητα δοκιμής φαρμάκων και τον τρόπο αντίδρασης διαφόρων ανθρώπινων οργάνων σε αυτά, εξαλείφοντας έτσι την ανάγκη δοκιμής τους σε ζώα.
Η συσκευή είναι η πρώτη του είδους της στον κόσμο. Κατασκευασμένη με χρήση τρισδιάστατου εκτυπωτή, αποτελείται από πέντε διαφορετικά τμήματα που αντιγράφουν την ανθρώπινη καρδιά, τους πνεύμονες, τους νεφρούς, το ήπαρ και τον εγκέφαλο. Τα τμήματα συνδέονται με κανάλια που μιμούνται το ανθρώπινο κυκλοφορικό σύστημα, έτσι ώστε να γίνεται η διαδικασία λήψης και λειτουργίας των φαρμάκων.
Η τεχνολογία και τα οφέλη
Η συσκευή χρησιμοποιεί την τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων (PET) για να παράγει λεπτομερείς τρισδιάστατες εικόνες που δείχνουν τι συμβαίνει μέσα στα μικροσκοπικά όργανα. «Οι εικόνες PET είναι αυτές που μας επιτρέπουν να διασφαλίζουμε ότι η ροή των νέων φαρμάκων που δοκιμάζονται είναι ομοιόμορφη» εξηγεί ο Λίαμ Καρ, επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας.
Η σάρωση PET περιλαμβάνει την έγχυση μικροσκοπικών ποσοτήτων ραδιενεργών ενώσεων στη συσκευή για τη μετάδοση σημάτων σε μια εξαιρετικά ευαίσθητη κάμερα, επιτρέποντας στους επιστήμονες να αξιολογούν καλύτερα την επίδραση νέων φαρμάκων.
«Αυτή η συσκευή είναι η πρώτη που σχεδιάστηκε ειδικά για τη μέτρηση της κατανομής φαρμάκων με ομοιόμορφη ροή, σε συνδυασμό με τμήματα που λειτουργούν ως όργανα, τα οποία είναι αρκετά μεγάλα ώστε να γίνεται η λήψη του φαρμάκου με τρόπο τέτοιο που να γίνεται μαθηματική μοντελοποίηση. Ουσιαστικά, μας επιτρέπει να δούμε πού πηγαίνει ένα νέο φάρμακο μέσα στο σώμα και για πόσον καιρό παραμένει εκεί, χωρίς να χρειάζεται να χρησιμοποιήσουμε άνθρωπο ή ζώο για να το δοκιμάσουμε.
»Η συσκευή μπορεί να αναπροσαρμόζεται αναλόγως της χρήσης που απαιτείται κάθε φορά. Καθίστατται έτσι ένα πολύτιμο εργαλείο για τη διερεύνηση διαφόρων ασθενειών, όπως ο καρκίνος, οι καρδιαγγειακές παθήσεις, οι νευροεκφυλιστικές ασθένειες και οι ασθένειες του ανοσοποιητικού» αναφέρουν οι ερευνητές, σημειώνοντας ότι η σύνδεση πέντε οργάνων σε μία συσκευή θα βοηθήσει τους επιστήμονες να μελετήσουν αποτελεσματικά πώς ένα νέο φάρμακο μπορεί να επηρεάσει ολόκληρο το σώμα του ασθενούς.
«Αυτός είναι ένας πραγματικά σημαντικός τομέας ιατρικής έρευνας, καθώς μαθαίνουμε συνεχώς πώς οι ασθένειες που παραδοσιακά θεωρούνται ότι περιορίζονται σε ένα όργανο ή σύστημα μπορούν να έχουν διαφορετικές επιπτώσεις σε άλλα, μακρινά όργανα ή διαφορετικά διασυνδεδεμένα συστήματα. Συσκευές όπως η πλατφόρμα body-on-chip είναι απαραίτητες για την αποκάλυψη των μηχανισμών που κρύβουν τις συστηματικές επιδράσεις των τοπικών ασθενειών, καθώς και για τη διερεύνηση των επιπτώσεων εκτός στόχου φαρμάκων, που μπορεί να είναι θεραπευτικά χρήσιμες ή επιζήμιες.
»Αυτή η συσκευή συνεπάγεται ισχυρή μείωση του μεγάλου αριθμού ζώων που χρησιμοποιούνται παγκοσμίως για τη δοκιμή φαρμάκων και άλλων ενώσεων, ιδιαίτερα στα πρώιμα στάδια, όπου μόνο το 2% των ενώσεων προχωρά στον αγωγό ανακάλυψης» εξηγεί η δρ Αντριάνα Ταβάρες, από το Κέντρο Καρδιαγγειακής Επιστήμης του Πανεπιστημίου του Εδιμβούργου, μέλος της ερευνητικής ομάδας.
Η Ταβάρες λέει ότι θα υπάρξουν σημαντικά οφέλη, πέρα από την εξάλειψη της ανάγκης χρήσης πειραματόζωων στην πρώιμη ανάπτυξη φαρμάκων. «Αυτή η μη ζωική προσέγγιση θα μπορούσε να μειώσει σημαντικά το κόστος ανακάλυψης φαρμάκων, να επιταχύνει τη διαδικασία κατανόησης της λειτουργίας νέων φαρμάκων, αλλά και την καλύτερη κατανόηση των συστημικών επιδράσεων διαφόρων ασθενειών στον ανθρώπινο οργανισμό, με τη χρήση μοντέλων που είναι πιο αντιπροσωπευτικά για την ανθρώπινη βιολογία από τα ζωικά» αναφέρει η επιστήμονας.