A humán szervek valósághű kicsinyített rekonstruálására irányuló kutatások világszerte folynak.A kutatók néhány centiméteres vagy akár milliméteres méretben elő tudnak állítani olyan miniatűr humán szerveket, amikkel az állatkísérletek egy része kiváltható és a gyógyszerfejlesztés folyamata gyökeresen átalakítható.A különféle szerveket felépítő sokféle sejttípus modellezése számos esetben komoly nehézséget jelent: amíg a lapos, vékony vagy a tubuláris felépítésű szervek – így a bőr hámrétege vagy a légcső – például viszonylag könnyen létrehozhatók, addig a szív vagy a máj természet alkotta komplexitása nehezebben utánozható.
Az egyik legfigyelemreméltóbb fejlesztés e téren egy USA-beli kutatócsoport által megalkotott, szilícium-chip-ben működő szív, ami egy tápoldatba merülő sejtvonal tenyésztésén jóval túlmutat. A mini szívet alkotó differenciált sejtek megfelelő összekapcsolásával a szívmodell külső ingerekre adott válasza és a környezettel való interakciói is tanulmányozhatók. Ezen a chip-ben dobogó szíven eddig már négy különböző hatóanyag szívfrekvenciára gyakorolt hatását és kardiotoxicitását tanulmányozták.
A miniatűr szívmodell mellett működőképes kicsinyített tüdő, bélcsatorna és máj is létezik már. Egy bostoni kutatócsoport szilikoncsövet vont be a tüdő kapillármembránját modellező vékony fallal, az egyik oldalon az érfalakat alkotó sejteket, a másikon pedig a tüdő alveolaris hámsejtjeit használva. A cső két felében az élő szervezet mintájára valósul meg a vér, illetve a levegő áramlása. A modell segítségével sikerült a légzőmozgásokat utánozni, sőt, egy bakteriális infekció előidézésével a fehérvérsejteket mozgósító immunválaszt is tanulmányozni tudták.
A különféle szerv-chipek a humán szervek külső ingerekre adott válaszreakcióit olyan mértékben képesek utánozni, ami korábban csak állatkísérletesen volt megvalósítható. Fejlesztésüket a kiemelt projektek között tartják nyilván. Az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatala (FDA), az USA Országos Egészségügyi Intézete (NIH), valamint az Egyesült Államok Védelmi Minisztériumának kutatásért felelős részlege (DARPA) karöltve támogatja a szervminiatűrizálást, összesen mintegy 140 millió dolláros kutatástámogatási kerettel.
Európában is folynak a szervszimulációs kísérletek. Rostock-i kutatóknak sikerült egérembriók agyából származó neuronokat egy chip-be integrálni úgy, hogy a neuronokban keletkezett ingerületeket feszültségjelként el tudják vezetni és számítógéppel kiértékelni. Ezzel a szimulált aggyal eddig mintegy száz olyan molekula hatását tesztelték, amik az Alzheimer-kór, a Parkinson-kór vagy a depresszió gyógyszeres kezelésében potenciálisan felhasználhatók.
A Berlini Műszaki Egyetem bravúrja egy olyan, négy szerv (bél-máj-vese-bőr) összekapcsolásával konstruált chip, amivel a Németországi Mezőgazdasági és Élelmezésügyi Minisztérium állatvédő kutatásokat elismerő díját is elnyerték. A kutatók célul tűzték ki, hogy 2017-re egy tíz szervből álló rendszert alkotnak meg, aminek a megvalósításához jelentős kutatás–fejlesztési támogatást is kapnak.
A kutatási területben rejlő lehetőségek közül a komplett emberi szervezetet modellező, több chip-ből álló rendszer megalkotása emelhető ki. A miniatűr szervek kínálta lehetőségek kiaknázása hosszú távon a gyógyszermolekulák és a kórokozók humán szervekre kifejtett hatásának pontosabb megismeréséhez és az állatkísérletek számának csökkenéséhez vezethet.
(Források: vfa.bio, New Scientist)
