多くの発明は、作成するのに費用がかかるか、新しい薬ほど失敗する可能性は高くありません。
平均して、新しい医薬品の開発とテストには平均10年かかり、費用は約14億ドルと推定されています。 約85％が初期の臨床試験に合格することはなく、実際にFDAによって承認されるのは半分だけであり、市場に出回っています。 それが薬物のコストが高い理由の一つです。
さて、朗報です。 成功の可能性を高め、薬物の安全性を保ちながらプロセスを高速化する方法に焦点を当てた科学者は、有望なイノベーションを開発しました。「チップ上の器官」。コンピュータのメモリスティックとほぼ同じサイズのデバイス上。
最新の飛躍は、トロント大学の生物医学エンジニアのチームによるものです。 今週初め、 Nature Materials誌の記事で、これらの科学者は、心臓と肝臓の両方の組織を、毛の細い人工血管でハニカム構造になった小さな三次元の足場で成長させる方法を説明しました。臓器が人間の体内のように機能するのを見てください。
彼らは自分のデバイスをAngioChipと呼び、チームのリーダーであるMilica Radisicによると、その可能性は薬物検査プロセスの革命を超えています。 彼女は、病気の臓器や損傷した臓器を修復するために人体に移植できる日を想定しています。
「それは本当に多機能であり、組織工学分野の多くの問題を解決します」と、大学の生体材料研究所の教授であるRadisicはプレスリリースで述べました。 「まさに次世代です。」
ミニ器官の構築
研究者はすでに実験室で臓器組織を成長させることができますが、それは一般に平板上にあり、実際に私たちの中で起こることとは異なる二次元モデルになります。 そのため、特定の臓器を治療するために新薬を使用することの有効性とリスクについて、研究者がどれだけ学ぶことができるかが制限されています。
しかし、AngioChipのような技術は、人間の臓器のより現実的で小さなバージョンを提供するため、研究者は臨床試験に移行する価値のある薬剤を早期に特定することができます。 また、動物でそれらをテストする必要性を大幅に減らすことができます。
デバイスの構築は小さな挑戦ではありませんでした。 大学院生のボヤン・チャンは、最初に3Dスタンピングと呼ばれる手法を使用して、透明で柔軟なポリマーの非常に薄い層を作成する必要がありました。 各レイヤーには、人間の髪の毛ほどの幅のないチャネルのパターンが含まれていました。 これらは臓器の血管として機能します。
その後、彼は手動で層を積み重ね、UV光を使用して化学反応を引き起こし、それらを融合させました。 それは、その周りに臓器が成長する足場を作成しました。 彼らの発明が実際に機能するかどうかを確認するために、研究者はそれをラットに移植しました。 彼らは、血液が凝固せずにデバイスの狭いチャネルを通過するのを見て興奮しました。
その後、AngioChipを、生きている人間の心臓細胞で満たされた液体に浸しました。 すぐに、これらの細胞は、人体のように人工血管の内外で成長し始めました。 細胞が翌月にわたって成長し続けると、柔軟なデバイスは実際の臓器のように機能し始め、最終的には心拍のように安定したリズムで収縮および拡張しました。
「AngioChipのユニークな点は、組織に血管系を構築したことです」とZhang氏は説明します。 「この血管のネットワークは、将来、血液系で臓器がどのように結び付けられるかのように、複数の臓器をつなぐのに役立ちます。」
移植を置き換える？エンジニアは同じようにチップ上に肝臓を作りました。 やがて、それは人間の対応物のように振る舞い始め、尿中の主要な化合物である尿素を生成し、さらに薬物を代謝しました。 最終的には、科学者は異なる器官のチップを接続して、薬物が各器官にどのように影響するかだけでなく、両方の器官への影響も同時に見ることができます。
または、Radisicが示唆したように、腫瘍と心臓細胞を結び付けて、どの薬が心臓を傷つけることなく腫瘍を破壊するかを確認することができます。
「この組織内の最小の血管は人間の髪の毛と同じくらいの幅しかありませんでしたが、血液はそれでも容易に流れることができました」とラディシック氏は言いました。新しい、より効果的な抗がん剤を発見してください。」
明らかに、実験室で育てられた臓器は、薬物検査プロセスにより多くの精度と速度をもたらす可能性を持っています。 しかし、AngioChipを人間に移植できると、Radisic氏は、別の人から臓器を移植する必要性を置き換えることができます。 代わりに、宿主から採取した細胞で臓器を成長させることができ、これにより拒絶のリスクを大幅に下げることができます。
適切な臓器が移植に利用できないため、平均して毎日21人が死亡しています。
トロント大学チームの次のステップは、メーカーと協力して、複数のAngioChipを同時に構築するプロセスを開発することです。 現時点では、それらは1つずつ手作りです。
