Ny teknik härmar kroppen, kan snabba på läkemedelstester
Forskare vid KTH, Karolinska Institutet och Harvard University har utvecklat en ny teknik som kan härma hur människokroppens olika organ tar upp läkemedel. Syftet är att minimera mängden djurförsök samt snabba upp processen med att ta fram nya läkemedel. Resultatet presenteras i två vetenskapliga artiklar publicerade i Nature Biomedical Engineering.
Mikrofysiologiska system, så kallas tekniken som bland annat imiterar processen när mänskliga organ tar upp olika mediciner.
Det forskarna gjort är att utveckla vad de kallar "The Interrogator", en fysisk plattform med kanaler där vätska kan flyta mellan olika chip som funktionellt representerar mänskliga organ. Varje chip är ungefär lika stort som ett USB-minne, och organen - åtta till antalet - är tarmarna, levern, njurarna, hjärtat, lungorna, hjärnan samt blod-hjärnbarriären.
För att testa teknikens förmåga att härma människokroppen har forskarna studerat utbytet av en blodliknande vätska samt läkemedel mellan de olika organen. Genom den fysiska plattformen och nyutvecklade beräkningsmodeller kan nu forskarna förutsäga hur ett läkemedel tas upp i kroppen, vilken koncentration det når i blodet och hur länge det stannar i kroppen, det vill säga farmakokinetik. Dessutom har forskarna tittat närmare på de farmakologiska effekterna av cancerläkemedlet Cisplatin. Detta ordineras normalt intravenöst och har negativa biverkningar för så väl njurarna som benmärgen.
Kan reproducera läkemedlets effekt i patienterna
- Studierna visar att tekniken kan reproducera läkemedlets effekter i patienterna, vilket inkluderar en minskning av vissa vita blodceller och en ökning av biomarkörer som visar på njurskador, säger Anna Herland, forskare vid institutionen för neurovetenskap på Karolinska Institutet och universitetslektor vid avdelningen mikro- och nanosystem på KTH. Hon är en av forskarna som har lett studierna och teknikutvecklingen.
Syftena med tekniken är flera. För det första så kostar läkemedelsforskning mycket pengar att utföra. För det andra så är det bara cirka 14 procent av alla läkemedel som i slutändan passerar den amerikanska kontrollmyndigheten Food and Drug Administration (FDA), och till slut når marknaden. Tekniken är alltså tänkt att adressera de här problemen, men också minska behovet av djurförsök.
Denna artikel är baserad på pressmeddelanden från KTH och Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering at Harvard University.
Publikation
"Quantitative prediction of human pharmacokinetic responses to drugs via fluidically coupled vascularized organ chips," Anna Herland och Donald E Ingber med flera, Nature Biomedical Engineering, online Jan. 27, 2020, doi: 10.1038/s41551-019-0498-9
"Robotic fluidic coupling and interrogation of multiple vascularized organ chips," Richard Novak och Donald E Ingber med flera, Nature Biomedical Engineering, online Jan. 27, 2020, doi: 10.1038/s41551-019-0497-x