Он выглядит как чип, как и любой другой: плоский квадрат с припаянными соединениями и электроникой. Но посередине находится пластиковый бассейн, в котором происходит маленькое чудо. Если наполнить этот небольшой контейнер физиологическим раствором, в нем может вырасти кусочек человеческого мозга. Или кусочек легкого, сердца, кишечника, печени или почки, выращенный из стволовых клеток. Это субпродукты на кремниевой подушке.
Эти мини-органы — повседневная рутина Кьяры Диаччи из фламандского исследовательского института imec и специалиста по биоэлектронике. На столе в конференц-центре Антверпена Диаччи показывает чипы, над которыми она работает со своими коллегами: полупроводники, которые измеряют реакцию тканей человека на лекарства. Это назревающая цифровая революция, в которой ведущую роль играет не искусственный интеллект, а искусственное тело. «Скоро у каждого будет свой Мини-Я», — говорит Диаччи. Она относится к комедийному фильму Остин Пауэрс («Да, детка!»), в котором злодея Доктора Зла сопровождал маленький клонировать от самого себя.
На ежегодной конференции imec, состоявшейся на прошлой неделе в Антверпене, все вращалось вокруг чипов. И особенно чипы, обеспечивающие дополнительную вычислительную мощность для святого Грааля Кремниевой долины: искусственного интеллекта, способного конкурировать с человеческим мозгом. Сотни миллиардов долларов вкладываются в стартапы в области искусственного интеллекта и всеведущих помощников, из которых сомнительный вопрос в том, смогут ли они когда-нибудь заработать деньги.
«ОоС» (Орган на чипе) — менее привлекательная аббревиатура, чем «ИИ», но она решает гораздо более осязаемую проблему. Это касается жизни человека и животных. Используя данные испытаний мини-органов, фармацевтические компании могут ускорить разработку новых лекарств. Этот процесс по-прежнему занимает годы, чрезвычайно дорог и крайне неэффективен.
Нездоровая индустрия
Насколько экономически нездорова фармацевтическая промышленность, видно из Числа По данным исследовательского агентства Deloitte: в 2022 году двадцать крупнейших компаний вложили $139 млрд в разработку лекарств, и эти инвестиции имели доходность 1,2 процента — самый низкий уровень с 2010 года.
Из-за ужесточения правил, призванных предотвратить опасные ошибки с одобренными лекарствами, на прикроватной тумбочке оказывается меньше лекарств из лаборатории. Правила слишком строги для нынешних методов тестирования, и в результате многие потенциальные лекарства не доходят до финиша.
Органы на чипах помогают повысить эффективность доклинических исследований и сократить использование лабораторных животных. В соответствии с Права животных Во всем мире «используется» 115 миллионов лабораторных животных, в Нидерландах — по одному в год. полмиллиона тестирование животных.
Для многих лекарств животные не являются надежным индикатором воздействия на человека. Ученый-биомедик Дрис Брекен из imec объясняет: «Лекарства становятся все более сложными, как иммунные клетки, атакующие опухоли. Проверить это на мышах сложно, но можно сделать это с помощью органного чипа, имитирующего взаимодействие с иммунной системой».
Барьер в мозгу
Контейнер с несколькими десятками тысяч клеток мозга не дает работающего мозга — мозговая оболочка человека насчитывает 86 миллиардов клеток. Но вы можете имитировать определенные функции, например гематоэнцефалический барьер.
В отличие от алкоголя или кофеина, лекарства не справляются с естественной границей между мозгом и кровотоком. Это затрудняет борьбу с такими заболеваниями головного мозга, как болезнь Альцгеймера и болезнь Альцгеймера. паркинсон. Если удастся безопасно преодолеть гематоэнцефалический барьер – контрабанду лекарств с помощью своего рода «троянского коня», – это откроет новые возможности.
В качестве примера Брекен упоминает БАС, изнурительное нервно-мышечное заболевание. «Существует американская терапия, которая работает для части пациентов с БАС, у которых процесс заболевания, по-видимому, частично обращен вспять. Их необходимо вводить каждый месяц в мозг через череп. Для крупномасштабных приложений, Доставка наркотиков лучше.”
Гематоэнцефалический барьер — один из многих святых Граалей развития ОО. Помимо крупных органов, воссоздаются и специфические функции организма, такие как сетчатка на чипе для проверки лекарств от глазных заболеваний или орган слуха на чипе для борьбы с глухотой.
Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США стимулирует использование органных чипов с прошлого года. Это важный стимул для коммерческого применения. Голландские компании, такие как Mimetas из Лейдена, осваивают этот рынок. Фонд национального роста – еще до того, как он был уничтожен будущей коалицией – также инвестировал миллионы в развитие ‘миниатюрная диагностика‘.
Голландские учёные хорошо разбираются в создании органов на чипах, говорит Андрис ван дер Меер. Он является профессором Университета Твенте, возглавляет там экспертный центр OoC и является председателем Европейского общества «Орган на чипе». Но органный чип — не панацея, подчеркивает он. «Технологии придется шаг за шагом доказывать свою эффективность. Традиционные методы с использованием культивируемых клеток, тканей и лабораторных животных не будут полностью заменены».
Ван дер Меер не сомневается в коммерческом потенциале. Вывод препарата на рынок обходится в среднем в 2,3 миллиарда долларов, а самые большие затраты приходится на клинические испытания в конце процесса разработки. Более 80 процентов лекарств-кандидатов все еще отвергаются на этом этапе. Если вы хоть немного улучшите показатель успеха, вы сэкономите много денег.
Тело на чипе
Стандартизация данных датчиков и размеров чипов по-прежнему необходима: они должны соответствовать методам, которые в настоящее время используют фармацевтические лаборатории. Стандарт соединения чипов позволяет создавать «мультиорганные» чипы, например, систему с кишечником и почками. Это, как и в случае с компьютерами, будет вопросом подключи и играй должно быть.
Другие варианты: «болезнь на чипе», «пациент на чипе», чтобы адаптировать лекарства. Такой индивидуальный подход стоит дорого, и на перепрограммирование стволовых клеток в мини-органы уходят месяцы. По словам Ван дер Меера, у вас должен быть живой чип органа, за которым вы постоянно следите, потому что чипы «живут» всего несколько месяцев. Это фармацевтическое будущее: у каждого есть свое тело-на-чипе, Мини-Я в качестве личного лабораторного животного.
По мнению Ван дер Меера, это фантастическая область, находящаяся на стыке технологий и биологии. С одним небольшим недостатком: некоторые типы органов нуждаются в питательных веществах, таких как глюкоза, через день. «Это означает, что вам также придется пойти в лабораторию на выходных, чтобы покормить чипсов».
Марк Хиджинк является технологическим редактором и еженедельно пишет здесь о внутренней стороне технологий. Комментарий? Связаться с Марком Хиджинком через LinkedIn.
Информационный бюллетень NRC Инсайдерские знания
Редакторы по экономике знакомят вас с дискуссиями в редакции о текущих событиях.
Подписаться Отписаться Версия этой статьи также появилась в
газета от 25 мая 2024 года.
2024-05-24 10:28:30
1716650012
#Искусственное #тело #помощью #органов #на #чипах #вы #выращиваете #собственное #лабораторное #животное
