Organs-On-A-Chip-Technologie verändert die medizinische Forschung

Es ist allgemein anerkannt, dass Tiermodelle zum Testen von Arzneimitteln 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 Physiologie des Menschen genau vorherzusagen. Viele dieser Studien sind mit hohen Kosten verbunden, was bedeutet, dass einige Medikamente möglicherweise nie in die Testphase gelangen.
Forscher auf der ganzen Welt haben an der Entwicklung kleiner menschlicher Organe gearbeitet, die möglicherweise Tierversuche ersetzen und Arzneimittelversuche beschleunigen könnten. Ihre Experimente zeigen, dass diese aufkommende Technologie häufig die Reaktion des Körpers auf Drogen und Krankheiten vorhersagen kann, ohne lebende Personen zu verwenden. Die Pharmaindustrie zeigt Interesse an dieser aufstrebenden Gesundheitstechnologie, die zur Förderung ihrer Innovation beiträgt.  

Organ-on-A-Chip für Drogentests

Ein Organ-on-a-Chip ist ein Gerät, das unter Verwendung von Mikrochip-Herstellungsverfahren hergestellt wird. Es enthält kontinuierlich perfundierte Kammern, die von lebenden menschlichen Zellen ausgekleidet sind. Dieses Gerät hat die Größe eines kleinen Computer-Memory-Sticks und ahmt die Biologie und Funktionen echter Organe nach. Es ist ein Upgrade der heute verwendeten Systeme (wie lebende Zellen, die in einer Petrischale gezüchtet wurden)..
Wissenschaftler haben bereits verschiedene Organe auf Chips entwickelt: Lunge, Herz, Darm und Leber. Lung-on-a-Chip enthält beispielsweise sowohl Lungen- als auch Kapillarzellen, wobei eine Seite einem blutähnlichen Medium und die andere der Luft ausgesetzt ist. Dies gibt Wissenschaftlern Einblick in den Teil der Lunge, in dem der Gasaustausch stattfindet. Dies ist der Bereich, in dem Lungenprobleme wie Infektionen und Krebs häufig auftreten. Lung-on-a-Chip ist flexibel, dehnt sich also wie eine menschliche Lunge und zieht sich zusammen - es bildet die Funktion des lebenden Organs nach.
Die Organs-on-Chips-Technologie stammt aus den Labors des Wyss Institute for Biological Inspired Engineering an der Harvard University. Einige kommerzielle Unternehmen stellen inzwischen Chips her, die auch ein krankes Organ nachbilden. Andere konzentrieren sich auf das Verhalten von bereits zugelassenen und neu entwickelten Arzneimitteln in diesen Geräten im Vergleich zum menschlichen Körper. Da sich Pharmaunternehmen einig sind, dass eine Investition in die Chiptechnologie eine lohnende Investition ist, werden weitere Investitionen und spätere Verbesserungen die Verwendung von Organ-on-Chips in Zukunft noch nützlicher machen.
Im vergangenen Jahr kündigte Emulate, Inc. eine Forschungskooperation mit Johnson & Johnson und dem Wyss Institute an, um deren Plattform für Thrombose-on-a-Chip-Tests zu evaluieren, die möglicherweise zum Testen von Arzneimitteln verwendet werden könnten, von denen bekannt ist, dass sie Blutgerinnsel verursachen. Der Chip modelliert verschiedene Faktoren, die zur Entwicklung eines Blutgerinnsels beitragen könnten. Im Erfolgsfall könnte diese Technologie in klinischen Arzneimittelstudien eingesetzt werden, um das Risiko zu minimieren, das durch einige Arzneimittel - wie Immuntherapeutika und Medikamente für die Onkologie - verursacht wird, die für mögliche Nebenwirkungen im Zusammenhang mit der Blutgerinnung bekannt sind.
Die jüngsten Fortschritte beim Anbau von rudimentären Organen aus Stammzellen könnten auch die Organ-on-a-Chip-Technologie unterstützen. Experimente zeigen, dass menschliche Stammzellen so programmiert werden können, dass sie verschiedene Gewebearten produzieren. Während es einige Zeit dauern wird, bis mit dieser Technik personalisierte Organe für Transplantationspatienten gezüchtet werden können, kann sie bereits zum Züchten von menschlichem Gewebe für Organ-on-a-Chip-Modelle angewendet werden.

Wird es bald Human-On-A-Chip geben??

Wissenschaftler des Wyss-Instituts arbeiten derzeit an einem ehrgeizigen Projekt: Sie wollen verschiedene Organe auf Chips miteinander verbinden, um eine Nachbildung des gesamten menschlichen Körpers zu schaffen. Dies könnte in beispielloser Weise für Arzneimittelstudien von Nutzen sein. Mehrere in vitro "Probanden" konnten in kurzer Zeit auf ihr Ansprechen auf ein bestimmtes Medikament getestet und analysiert werden.   
Homo chippiens, Da das Modell humorvoll synchronisiert wurde, wurde es auch von der US Environmental Protection Agency als alternatives Modell für die Untersuchung der Auswirkungen von Umweltgiften wie Dioxin und Bisphenol A (BPA) auf die menschliche Leber untersucht.
Derzeit muss fast jedes neue Medikament noch einer langwierigen klinischen Studie unterzogen und erst am Menschen getestet werden, bevor es auf den Markt kommt. Die Entwicklung kleiner menschlicher Organe könnte den Entwicklungsprozess verkürzen, indem ein Teil des Versuchsprotokolls eines neuen Arzneimittels übersprungen wird. Einige Experten warnen jedoch, dass Chips nicht die volle Komplexität eines menschlichen Organs erfassen können und dass diese Technologie Einschränkungen aufweist, die angegangen werden müssen, bevor sie als echte Alternativen zu echten Organen nützlich werden können.