Lung-on-a-chip: Cum pot fi descoperite noi medicamente pentru fibroza pulmonară idiopatică prin intermediul biotehnologiei?
Există doar două terapii aprobate care pot încetini progresia fibrozei pulmonare idiopatice. Însă se cunosc peste 200 de tipuri de boli pulmonare asociate cu fibroza pulmonară, iar opțiunile terapeutice sunt limitate. Dezvoltarea de medicamente eficiente pentru fibroza pulmonară este o provocare și presupune costuri ridicate.
Motivul principal este lipsa unor modele in vitro care să reproducă mecanismele de apariție și progresie a cicatricilor pulmonare în timp. Biotehnologia vine în ajutorul medicinei, iar cercetătorii de la Universitatea din Buffalo au găsit o soluție: lung-on-a-chip. Noua tehnologie foloseste chipuri electronice care pot mima modificările ce apar în plămân în FPI și ar permite testarea mai rapidă și mai puțin costisioare a potențialelor terapii antifibrotice.
Stadiile preclinice ale studiilor pot fi schimbate radical cu ajutorul instrumentelor furnizate prin bioinginerie. Organs-on-chips sunt practic unități funcționale de organe umane miniaturale create folosind aceeași tehnologie care stă la baza printării chipurilor electronice – microlitografia.
Oamenii de știință au plasat la nivelul chipurilor țesut pulmonar obținut în laborator în loc de materiale semiconductoare. Acesta a fost aplicat deasupra unor structuri flexibile, printate, realizate dintr-un polimer pe bază de silicon.
„Desigur nu este un plămân întreg, însă tehnologia poate mima efectele distructive ale fibrozei pulmonare. Aceasta ar putea schimba modul în care testăm noi medicamente, iar dezvoltarea de noi substanțe ar putea deveni mai rapidă și mai ieftină.” – Dr. Ruogang Zhao, autorul principal al studiului.
Fibroza a fost indusă prin intermediul unei proteine care afectează celulele pulmonare, iar contracția țesutului a determinat și modificarea conformației polimerului adiacent. Astfel, s-a putut calcula forța de contracție a țesutului. Eficacitatea acestui model a fost testată utlizându-se pierfenidona și nintedanib, cei doi agenți antifibrotici folosiți pentru FPI. Ambele medicamente au dovedit beneficii, deși au existat diferențe între ele.
Studiul, publicat în Nature Communications, a fost realizat printr-o colaborare interdisciplinară între Departamentul Științe Aplicate și Facultatea de Medicină de la Universitatea Buffalo.
Testarea efectelor diverselor substanțe prin tehnologia organ-on-chips a dovedit că poate revoluționa modul în care se dezvoltă medicamentele. Celulele crescute în aceste dispozitive se aseamănă mai mult cu celulele care se găsesc în țesuturile umane decât celulele care cresc în culturi în laborator. Un flux continuu de nutrienți și oxigen mimează modul în care celulele din organism primesc sânge.
Pentru ca un medicament să ajungă din laborator pe piață, la pacient, este nevoie de timp și investiții. S-a demonstrat că 9 din 10 molecule care intră într-un studiu pentru a li se testa eficacitatea clinică nu ajung la pacient pentru că se lovesc de o serie de limitări – sunt ineficiente sau toxice, deși în primele stadii de testare prezentau rezultate promițătoare. Tehnica organ-on-chips nu este doar o metodă mai rapidă de testare a medicamentelor, care ar îmbunătăți stadiile preclinice ale studiilor, ci ar putea reduce testele realizate pe animale și ar putea permite o evaluare mai eficientă a profilului de singuranță al diferitelor molecule.
Citește și
- 200 de afecțiuni ale plămânului au simptome similare, dar cauze diferite. Să înțelegem bolile interstițiale pulmonare
- Recunoașterea „sunetelor specifice fibrozei pulmonare idiopatice” – cheia pentru diagnosticul precoce și eficacitatea tratamentului. Ascultă și tu!
- O boală de cauză necunoscută – fibroza pulmonară idiopatică. Care sunt factorii de risc?