Испытывая новое лекарство, исследователи должны сделать больше, чем просто оценить, насколько хорошо оно действует. Им также необходимо определить, имеет ли лекарство какие-либо негативные, непредвиденные последствия.
Чтобы сделать это сейчас, у ученых есть несколько вариантов доклинических исследований: они тестируют лекарства in vitro, то есть с помощью лабораторного оборудования вне тела, и in vivo, то есть на животных моделях.
Но все большее число исследователей экспериментируют с третьим способом, чем-то средним между этими двумя. Это называется «орган на чипе», и он предполагает выращивание реальной ткани человеческого органа на небольшой структуре, которая имитирует то, что эта ткань органа испытывает внутри тела.
Эти структуры представляют собой не компьютерные чипы , а микрофлюидные устройства — крошечные инструменты, которые обеспечивают влажную среду, необходимую для процветания тканей тела, дополненную жидкостью, которая доставляет питательные вещества, чтобы в некоторой степени имитировать то, что кровь делает в организме, проходя мимо клеток. В последние годы были созданы более сложные микрофлюидные устройства , которые расширяют и сжимают ткани, имитируя, например, условия в легких.
Имитируя микроокружение органа, исследователи надеются получить лучшее представление о том, как лекарства могут влиять на эти ткани человека, не полагаясь на животную модель.
Хотя эту технологию разрабатывают многие группы по всему миру, каждая из них имеет свои собственные протоколы, стили измерений и даже терминологию. В результате исследования нелегко сравнивать друг с другом, что, по мнению некоторых исследователей, замедляет прогресс в этой области.
Чтобы удовлетворить эту потребность в стандартизации, NIST возглавляет рабочую группу по разработке набора руководств и стандартов для систем «орган-на-чипе». В группу входят исследователи из промышленности, научных кругов и других государственных учреждений со всего мира.
В статье , опубликованной на этой неделе в журнале Lab on a Chip, рабочая группа изложила свои аргументы в пользу того, почему эти стандарты помогут развитию этой области.
Художественное изображение устройства «орган на чипе», используемого для изучения раковых клеток (красные) и эндотелиальных клеток (зеленые), типа ткани, выстилающей внутреннюю поверхность кровеносных сосудов. На этом крупном плане показаны два перекрывающихся канала с тонкой полупроницаемой мембраной между ними. Электроды используются для улавливания клеток в каждом канале, что позволяет исследователям наблюдать межклеточные взаимодействия между двумя типами клеток на чипе. Фото: Шон Келли/НИСТ.
«Это первый шаг: опубликовать краткое изложение руководящих принципов, чтобы люди начали интересоваться стандартизацией», — сказал Дарвин Р. Рейес из NIST, председатель рабочей группы. «Но конечная цель — получить полностью разработанные стандарты».
Рабочая группа также провела семинар в Мичиганском государственном университете (МГУ) в апреле 2023 года. В нем приняли участие представители промышленности, научных кругов и правительства, в том числе NIST, Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) и Европейской комиссии, исполнительной власти. Европейского Союза. НИСТ выступил соавтором семинара вместе с сопредседателем группы Нуреддином Ашаммахи из МГУ.
Прямо сейчас группа собирает информацию от различных заинтересованных сторон, занимающихся органом-чипом, людей, которые исследуют или финансируют проекты «орган-на-чипе». Это включает в себя опрос заинтересованных сторон, что им нужно и какие у них есть рекомендации по стандартизации их собственных технологий. Хотя в исследованиях «орган-на-чипе» представлено множество органов, группа выбрала три — сердце, почки и печень — в качестве моделей для начала сбора данных.
«Члены рабочей группы хотят сосредоточиться на вопросах, связанных с разработкой этих систем», — сказал Рейес. «Например, как поток на самом деле повлияет на клетки, находящиеся в системах? Как поддерживать количество клеток, соответствующее соотношению клеток, находящихся в реальных органах? И какой объем жидкости в этих системах будет сравнимо с количеством клеток, которые мы вставляем, чтобы сделать его похожим на настоящие органы?»
Одна из проблем, с которой сталкивается группа, заключается в том, что многие коммерческие устройства «орган-на-чипе» содержат конфиденциальную информацию, а это означает, что компании, производящие свои собственные устройства, не могут разглашать то, что находится внутри. Любые стандарты, которые разрабатывает рабочая группа, будут сосредоточены на входе и выходе устройств, сказал Рейес, не уточнив, как компания достигает этого результата.
По словам Рейеса, NIST является логическим лидером такого проекта, поскольку это нейтральная организация, институт, который не конкурирует ни с кем другим.
«Работа в НИСТ позволила мне собрать вместе людей со всего мира для решения проблемы стандартизации исследований органов на чипе», — сказал Рейес. «Они бы не пришли, если бы NIST не говорил о стандартах.
«Это часть нашей миссии – помочь промышленности», – сказал Рейес. «Это один из способов, которыми мы можем это сделать».
