Усовершенствование тестирования на наркотики с помощью систем человеческого тела на чипе

Расширение тестирования на наркотики с помощью систем человеческого тела на кристалле
                Кредит: Тель-Авивский Университет

Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) одобряет только 13,8% всех протестированных лекарств, и эти цифры еще ниже при «бесхозных» заболеваниях, которые поражают относительно мало людей.
                                                                                       

Часть проблемы заключается в несовершенном характере доклинического тестирования на наркотики, целью которого является исключение токсических эффектов и предопределение концентраций и путей введения, прежде чем кандидаты на наркотики могут быть проверены на людях. Как новые лекарства перемещаются в организме человека и влияют на него, и как лекарства влияют на сам организм, нельзя предсказать достаточно точно в исследованиях на животных и в стандартных исследованиях in vitro.

«Чтобы решить эту серьезную преклиническую проблему узкого места, мы должны стать намного более эффективными в создании условий для действительно перспективных лекарств и исключить других, которые по разным причинам могут потерпеть неудачу в людях», — объясняет профессор Дональд Ингбер. Доктор медицинских наук, директор-основатель Института биологического вдохновения при Гарвардском университете, соавтор двух новых исследований по этой теме, опубликованных в журнале Nature Biomedical Engineering 27 января 2020 года.

Во главе с доктором Беном Маозом из кафедры биомедицинской инженерии Тель-Авивского университета и Школы нейробиологии им. Сагола и более чем 50 коллегами команда ученых из ТАУ и Гарварда в настоящее время разработала функционирующую комплексную систему из нескольких органов. -Chip (Organ Chip) платформа, которая обеспечивает эффективный перевод in-vitro-in-vivo (IVIVT) лекарственной фармакологии человека.

«Мы надеемся, что эта платформа позволит нам преодолеть разрыв с текущими ограничениями в разработке лекарств, предоставив практическую, надежную и релевантную систему для тестирования лекарств для человеческого употребления», — говорит доктор Маоз, один из первых авторов обоих исследования и бывший научный сотрудник по развитию технологий в Институте Висс в командах профессора Ингбера и профессора Кевина Кита Паркера, доктора философии, последний из которых также является ведущим автором обоих исследований.

В первом из двух исследований ученые разработали «Interrogator», роботизированное устройство для переноса жидкости, которое связывает отдельные «органы Чипсы» таким образом, чтобы имитировать поток крови между органами в организме человека.

Органные чипы представляют собой микрофлюидные устройства, состоящие из прозрачного гибкого полимера размером с карту памяти компьютера, который содержит два параллельных полых канала, разделенных пористой мембраной и независимо перфузируемых средой, специфичной для типа клеток. В то время как один из каналов, паренхимный канал, выстлан клетками определенного человеческого органа или структурой функционального органа, другой канал выстлан сосудистыми эндотелиальными клетками, представляющими кровеносный сосуд. Мембрана позволяет двум компартментам связываться друг с другом и обмениваться молекулами, такими как цитокины и факторы роста, а также лекарствами и лекарственными препаратами, образующимися в результате специфической для органа метаболической активности.

Затем команда применила свою автоматизированную платформу связывания Interrogator и новую разработанную им вычислительную модель для трех связанных органов, чтобы проверить два препарата: никотин и цисплатин.

«Модульность нашего подхода и наличие нескольких проверенных органных чипов для различных тканей для других подходов человеческого тела на чипе теперь позволяют нам разрабатывать стратегии, позволяющие делать более реалистичные прогнозы относительно фармакологии лекарственных средств», говорит профессор Ингбер. «Его использование в будущем может значительно увеличить показатели успешности клинических испытаний I фазы».

Исследователи точно смоделировали пероральное потребление никотина и внутривенное введение цисплатина, обычного химиотерапевтического препарата, и их первое прохождение через соответствующие органы с высоко количественными прогнозами фармакокинетических и фармакодинамических параметров человека.

«Полученные в результате расчетные максимальные концентрации никотина, время, необходимое для достижения никотина в различных тканевых отсеках, и скорости очистки в чипах печени в нашей модели in vitro in silico точно отражают результаты измерений у пациентов», заключает доктор Маоз.

Мультидисциплинарный исследовательский проект является кульминацией проекта Агентства перспективных исследований в области обороны (DARPA) в Институте Висса. Несколько авторов обоих исследований, в том числе профессор Ингбер, являются сотрудниками и владеют долей в Emulate, Inc., компании, которая была выделена из Института Висс для коммерческой разработки технологии Organ Chip.

Spread the love

Комментарии

No comments yet.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *