'Organ çipleri' kanser tedavisini ve ilaç testlerini neden değiştirebilir?

Bu haber, CBC Health'in Cumartesi sabahları abonelere e-postayla gönderilen sağlık ve tıp bilimi haberlerinin haftalık analizi olan İkinci Görüş programının bir parçasıdır. Henüz abone olmadıysanız, buraya tıklayarak abone olabilirsiniz .

Kanser tedavileri her zaman beklendiği gibi sonuç vermeyebilir ve hastalar kemoterapinin yan etkilerine maruz kalıp fayda görmeden kalabilirler. Bilim insanları şimdi, laboratuvarda hastanın kendi hücrelerinden üretilen küçük vekil organların tedavi başarısını tahmin etmede daha etkili olup olamayacağını araştırıyor.

Organoid olarak da bilinen bu vekil organlar, hastanın hücrelerinin kendi kendini organize eden bir dokuya dönüşmesini içerir.

Organ çipi adı verilen daha gelişmiş bir teknikte, organoidler kan akışını simüle eden küçük bir 3 boyutlu yapı üzerinde büyütülür. Sonuç? Kendi kendine genişleyip kasılan akciğer dokusu mu, yoksa uyum içinde atan kalp hücreleri mi?

Tıbbi araştırmacılar, ilaçları geleneksel yöntemlerle test etmenin aksine (insan hücrelerinin bir kapta düz bir şekilde büyütülmesi veya hayvanlar üzerinde test edilmesi gibi), çip üzerindeki organların kanser büyümesinin ve insan işlevlerinin karmaşıklığını daha iyi yakalayarak hangi ilaçların güvenli bir şekilde işe yarayacağını tahmin edebileceğini söylüyor.

Kanada ve ABD'deki düzenleyiciler ve politikacıların deneylerde daha az hayvan kullanma yönündeki hamleleri arasında son dönemde kaydedilen ilerlemelerden bazıları şöyle:

Montreal'deki McGill Üniversitesi ve Boston'daki Harvard Üniversitesi'nden bir ekip , yüksek ölüm oranına sahip bir kanser türü olan yemek borusu adenokarsinomu olan sekiz hasta için organoidler ve kişiselleştirilmiş, USB boyutunda bir organ çipi üretmeyi başardı.

Deneysel araç, hastanın tümörünü ve çevresindeki dokuları sıvı ile yeniden oluşturuyor ve büyüterek, tedaviye nasıl yanıt verebileceğini test ediyor.

McGill Üniversitesi Sağlık Merkezi'nde göğüs ve üst gastrointestinal cerrahi direktörü Lorenzo Ferri, "Hastaların belirli tümörlerini aldık ve kendi avatarlarını yarattık," dedi. "Bu organ çipinde hangi ilaçların etkili olduğunu dört ila altı hafta içinde belirleyebileceğimizi gösterdik ve bu, hastaların tedavisi için önemli olan zaman çizelgesidir."

Ferri'nin ekibi yakın zamanda Journal of Translational Medicine'de yayınlanan bir raporda, dört çipte tedavinin kanser hücrelerinin ölümüne yol açtığını, diğer dördünde ise hücrelerin hayatta kaldığını bildirdi.

Şu ana kadar test ettikleri az sayıdaki hastada, organ çipi sonuçlarının hastaların kemoterapiye verdiği yanıtlar ve başarılı iyileşmeyle mükemmel bir şekilde örtüştüğü görüldü.

Ferri, bulguların tedaviye yaklaşımını nasıl değiştirebileceği sorulduğunda, "Bunun aslında dönüştürücü olduğunu düşünüyorum." dedi.

Şimdilik deneysel teknik yalnızca birkaç kişide kullanıldı. Ancak Ferri, asıl amacın kanser tedavisinde tahmin yürütmeyi ortadan kaldırmak olduğunu söyledi.

Kişiselleştirilmiş tedaviye olanak tanır

Harvard Üniversitesi'nin Biyolojik Esinli Mühendislik Wyss Enstitüsü'nden Donald Ingber ve meslektaşları, Ferri'nin deneyi için patentli çip teknolojisini geliştirdiler.

Çip, yalnızca tümörü yeniden oluşturarak değil, aynı zamanda farklı hücre tipleri için minik kanallar ve kan ve bağ dokusu benzeri sıvılar da ekleyerek çalışıyor. Genel olarak, canlı hücrelerin nasıl genişleyip daraldığını yansıtıyor; bu, geleneksel laboratuvar testlerinde sıklıkla gözden kaçan önemli faktörler.

New York'taki Columbia Üniversitesi'nde biyomedikal mühendisliği profesörü olan Gordana Vunjak-Novakovic, organoidlerin ve organ çiplerinin, laboratuvar hayvanlarının karmaşık organ sistemlerini anlamak için kullanılması ile insanlardan alınan klinik deney verileri arasında hızlı bir köprü kurabileceğini söyledi.

Vunjak-Novakovic ve meslektaşları, kalp kası hastalığı olan kardiyomiyopati hastası bir çocuğun kan örneğinden alınan kök hücreleri kullanarak, belirli bir genetik mutasyona sahip bir organ çipi üzerinde kalp dokusu oluşturdular.

"Çocuk bir hastaydı, çok küçük bir çocuktu," diye hatırladı. Mevcut ilaçları toplu olarak taradıktan sonra, vakasında işe yarayacak bir ilaç buldular ve /9.6932124 bu bilgiyi çocuğun kardiyoloğuyla paylaştı .

Vunjak-Novakovic, "Bunlar ara sıra gelen küçük başarılar, ancak düzenleyici taraftan, finansman tarafından ve ilaç sektöründen bu kadar çok destek varken aslında tüm alanın hız kazanacağını bekliyorum" dedi.

Laboratuvar hayvanlarından uzaklaşın

Eylül ayında, ABD Ulusal Sağlık Enstitüleri, ABD'de standartlaştırılmış ve erişilebilir organoid modelleri oluşturmak için ilk özel organoid geliştirme merkezini duyurdu. Amaç, ilaç keşfini hızlandırmak, hastalık modellemesi için daha hassas araçlar eklemek, halk sağlığını korumak ve laboratuvar hayvanlarına olan bağımlılığı azaltmak.

Kanada Sağlık Bakanlığı ve Kanada Çevre ve İklim Değişikliği Bakanlığı'nın da fare, sıçan, domuz ve köpek gibi hayvanlar üzerinde yapılan testleri " değiştirme, azaltma veya iyileştirme " stratejisi bulunmaktadır.

Ontario Başbakanı Doug Ford da kedi ve köpekler üzerinde tıbbi testlerin yasaklanması için yeni bir yasa tasarısı çağrısında bulundu.

Vunjak-Novakovic, organoid alanının, sinir hastalıkları ve kanser tedavilerinde kullanılan ilaçların kalp üzerindeki toksisitesini azaltmak için ilerlediğini düşünüyor.

Toronto Üniversitesi'nde Kanada Araştırma Kürsüsü'nü yürüten biyomedikal mühendisliği profesörü Milica Radisic, organoidlerin kistik fibroz için daha güvenli ve daha iyi tedaviler geliştirmek amacıyla kullanıldığını söyledi.

Radisic ve Vunjak-Novakovic, çip üzerinde kalp teknolojisinin patentlerine sahipler.

Radisic, dokuyu oluşturup olgunlaştırarak, Toronto Genel Hastanesi ve Çocuk Hastalıkları Hastanesi'ndeki hastaların hastalıklarını taklit eden organ çipleri üretiyor; uyuşturucu testi gibi amaçlarla kullanılıyor.

Radisic, çip üzerindeki organoidlerin ve organların bilim insanlarının belirli bir hasta için neyin işe yaradığını anlamalarına olanak sağladığını söyledi.

"Bana kendimden bahset. İnsanlar buna önem veriyor, değil mi?" dedi Radisic.

Radisic, şu anda bir ailenin kalp hastalığı sorununu çözmeyi hedefleyen deneysel çalışmanın kavram kanıtlama aşamasında olduğunu söyledi.

Ferri'nin McGill'deki ekibinin yaptığı bir diğer deneyde, mevcut bir kolesterol düşürücü ilacın bazı hastalarda kemoterapiyi daha etkili hale getirebileceği gösterildi.

• Bilim insanları bir kapta kök hücrelerden insan kan damarları yetiştiriyor

Kök hücre biliminin kamuoyuyla iletişimini inceleyen biyoetikçi Kalina Kamenova, Ferri'ninki gibi kanser araştırmalarının gelecekte, tedavilerin bireyin genetik yapısına göre uyarlanabilme potansiyeli gösterdiğini söyledi.

Kanada Genomik ve Toplum Enstitüsü'nün kurucusu ve araştırma direktörü Kamenova, "Klinik uygulamada, gelecekteki en büyük sorunlardan biri, maliyeti de göz önünde bulundurarak bu araştırmayı nasıl ölçeklendireceğimiz olacak." dedi. "Toplumdaki herkes ve bu tür bir tedaviye ihtiyaç duyan herkes için fayda sağlamasını nasıl sağlayabiliriz?"

Ferri'nin laboratuvarı bu soruları yanıtlamaya başlamak için Ontario ve Manitoba'daki hastalardan tümör örnekleri içeren kurye gönderileri alıyor ve bunlara Britanya Kolombiyası'nı da eklemeyi planlıyor.

Ferri, teknolojinin şu anda hasta örneği başına 30.000 dolara kadar maliyeti olduğunu kabul etti. Radisic, organoid yetiştiren robotların, hücreleri steril koşullar altında canlı tutmanın sıkıcı günlük bakımını üstlenmeye başlayabileceğini ve bunun maliyetleri düşürebileceğini söyledi.

Organ çiplerinin biyomedikal araştırmalarda hayvan kullanımının yerini alıp alamayacağı ve ne zaman alabileceği konusunda görüşler farklılık gösteriyor.

Radisic, "Hayvan refahı konusu genellikle ihmal ediliyor," dedi. Önümüzdeki 20-30 yıl içinde ilaç keşfinde kullanılan hayvan sayısını gerçekten azaltmak için "gerçek bir fırsat" olduğunu söyledi.