Naukowcy z Wake Forest tworzą laboratoryjny model ludzkiego ciała

Korzystając z technik biodruku 3D, badacze z Wake Forest Institute for Regenerative Medicine opracowali miniaturowy model laboratoryjny ludzkiego ciała. Model ten zawiera zminiaturyzowane narządy ludzkie, takie jak serce, płuca i wątroba, i będzie stosowany do wykrywania niepożądanych działań leków przed podaniem ich pacjentom. Dodatkowo, badania przesiewowe potencjalnych farmaceutyków mogłoby pozwolić na wcześniejsze wprowadzenie na rynek nowych leków, obniżenie kosztów badań klinicznych oraz ograniczenie badań na zwierzętach.

W artykule opublikowanym przez czasopismo Biofabrication badacze szczegółowo opisali, jak powstały miniaturowe narządy i jak działa zaprojektowany przez nich system. Ze względu na określone indywidualne wymagania dla każdego rodzaju tkanki, do stworzenia każdego narządu zastosowano wiele technik biofabrykacji. Pobrane wcześniej komórki ludzkie zostały wyizolowane i przekształcone w miniaturowe wersje narządów – co oznacza, że ​​mogą one pełnić te same funkcje, co w ludzkim ciele, ale na znacznie mniejszą skalę. Każdy z miniaturowych narządów to zasadniczo maleńkie trójwymiarowe struktury przypominające tkanki, wielkości około jednej milionowej dorosłego ludzkiego narządu.

Aktualnie w medycynie druk 3D jest stosowany w celu tworzenia precyzyjnych modeli chirurgicznych, które naśladują anatomię pacjentów. Te niestandardowe modele anatomiczne mogą przygotowywać chirurgów do operacji w sposób, który wcześniej był niemożliwy.

Anthony Atala, profesor WFIRM skomentował: „Najważniejszą funkcją sztucznego systemu tkanek narządów ludzkich jest zdolność do określenia czy lek jest toksyczny dla ludzi oraz jego potencjalne zastosowanie w spersonalizowanej medycynie. Rezygnacja z problematycznych leków na wczesnym etapie rozwoju lub terapii może dosłownie uratować miliardy dolarów i potencjalnie uratować życie ”.

Biodruk 3D otwiera drzwi do spersonalizowanej medycyny i umożliwia jej rozwój szybciej niż kiedykolwiek wcześniej. Chociaż nadal jesteśmy daleko od możliwości stworzenia funkcjonalnych narządów ludzkich gotowych do przeszczepu, istnieje wiele zastosowań, z których możemy już skorzystać. W takim przypadku głównym celem jest pomiar toksyczności leków, zanim zostaną one przepisane ludziom. Zdaniem naukowców wiele kultur komórek 2D lub testów na zwierzętach nie mierzy prawidłowo toksyczności środka farmaceutycznego, ponieważ systemy nie są wystarczająco złożone lub podobne do ludzi. Dr Aleks Skardal wyjaśnia: „Aby modelować różne reakcje organizmu na toksyczne związki, musieliśmy uwzględnić wszystkie typy komórek, które wytwarzają te odpowiedzi”.

Jak można sobie wyobrazić, ten miniaturowy system nie był łatwy do stworzenia. W rzeczywistości w Wake Forest Institute for Regenerative Medicine naukowcy pracowali przez ostatnie 30 lat nad zbudowaniem pełnowymiarowego ludzkiego organu do przeszczepu u ludzi.