A mini májat, mini szívet, mini agyat nem pontosan úgy kell elképzelni, mint valódi, nagyobb megfelelőik lekicsinyített másolatát. Ezek a mikroszkópikus szervek valójában 3D-s szövettenyészetek, melyet a kiinduló szerv sejtjeiből növesztenek. A kutatók több mint száz éve kísérleteznek a technikával, bár a szervnövesztés funkciója az idő során módosult. Mikor Ross Granville Harrison embriológus 1906-ban először hozott létre sikeresen idegrost tenyészetet in vitro, az elsődleges célja a kísérlettel a szövet növekedésének megfigyelése volt, hogy végre tisztázhassák melyik teória igaz: Santiago Ramón y Cajalé vagy Victor Hensené. A kutatás során problémákba ütközött a tenyészet kifejlesztetésével kapcsolatban, végül a mikrobiológiából átvett, úgynevezett hanging drop modellel sikerült megoldania, hogy a sejtek életben maradjanak.

Erre a módszerre építettek a későbbi kísérletekben is az organogenezist, vagyis szervfejlődést vizsgáló tudósok. Az évtizedek során a 3D tenyészetek létrehozásában és felhasználásában nagy előrelépések történtek, a kutatók így már mini szervként referálnak ezekre a sejtcsomókra és már nem csak a fejlődési folyamatokat, hanem a különböző kezelésekre adott reakcióikat is tesztelik. A jövő iránya pedig egyértelműen az organoidok erejének felhasználása felé viszi a kutatásokat, ahogy azt az Organoidok: A három dimenziós gondolkodás történelmi perspektívája című tanulmány szerzői, Marina Simian és Mina J. Bissell jósolják.

“A tudósok mára elismerték, hogy a dimenzionalitás és a kontextus nagyon sokat számít. Ez a terület és ez a fajta gondolkodás központi jelentőségű marad az új gyógyítási stratégiák kialakításában, valamint a személyre szabott orvoslás fejlesztésében.”

A valódi mini szervek létrehozása az elmúlt években még inkább felgyorsult és bizonyítás nyert, hogy ezek a szövetek maguktól, mindenféle mikro-manipuláció nélkül is kialakulnak, működő, az eredeti, nagyobb szervekhez hasonlóan funkcionáló modellekbe rendezve önmagukat. A szív például átlagban hatvanszor ver egy perc alatt, a mini szív ugyanezt teszi. Azonban a szív vagy a máj, de még inkább az agy bonyolult struktúrája sokféle összetevő együttes kollaborációjának az eredménye, beleértve a vér szállítását végző érrendszert, vagy az immunrendszert. Ha az organoidokat ezek nélkül az alapvető hozzávalók nélkül építik fel a kutatók, a rajtuk végzett vizsgálatok és megfigyelések nem fognak teljes képet nyújtani a valódi szervek viselkedését illetően. Így a Wake Forest School Institute for Regenerative Medicine és az Ohio Állami Egyetem szakértői a lehető legtöbb féle sejt kitenyésztésével, a lehető legkifinomultabb másolatokat hozták létre. A máj ötféle különböző sejttípusból áll össze, a kutatók ezeket egyenként növesztették, majd “összeeresztették”. Hogy még inkább valósághű legyen az eredmény, a szerveket folyadékba helyezték, mely az oxigént és a tápanyagokat keringeti közöttük, ugyanúgy, mint ahogy az érrendszeren keresztül a vér szállítja az oxigént az élőlények testében.

Ezután a kész miniatűr agyat, májat, szívet, tüdőt, véredényeket és vastagbelet ráapplikálták egy számítógépes chipre: ez lett a body-on-a-chip, vagyis test-egy-chipen.

“A szövetek nem léteznek izolációban, hanem egy dinamikus, összekötött rendszerben, amelyben interakcióba lépnek és támogatják egymást.” - írják a tanulmány szerzői. Az így megalkotott rendszer, noha a valódi szervek méretének mindössze milliomodnyi kicsinyítése, már valóban hasonlít a humán felépítésre, ezért sokkal alkalmasabb a gyógyszerészeti tesztek elvégzésére, mint a petricsészében zajló in vitro vizsgálatok.

És, mint kiderült, alkalmasabb az állatokon való tesztelésnél is.

Az FDA, az Egyesült Államok Élelmiszer és Gyógyszerészeti Hivatala gyakran kényszerül gyógyszeket kivonni a forgalomból, miután bebizonyosodik, hogy az előzetes vizsgálatok eredményeinek ellenére mégis káros lehet az emberi szervezetre, súlyos tünetek kialakulásához, szívmegálláshoz, vagy a máj összeomlásához vezetve. Ezek közül hét orvosságon végeztek kísérleteket a Wake Forest School Institute for Regenerative Medicine kutatói, és kimutatták, a body-on-a-chip módszer sokkal pontosabban kimutatja a potenciális mérgező hatást. “Letesztelték a gyártás során emberi sejtvonalon és nem mutattak ki mérgező hatást. Letesztelték állati modelleken és nem mutattak ki mérgező hatást. A humán tesztek második és harmadik fázisában: nem volt mérgezés. Tizenegy évig volt forgalomban, mire összeállt a kép, és rájöttek, hogy a szívmegállásokat a gyógyszer (az asztemizol) okozza, és visszahívták az orvosságot.” - mondta Anthony Atala, a kísérlet egyik résztvevője. A jövőben Atala és kollégái növelik az előállított szervek mennyiségét, hogy minél több vizsgálatot tudjanak elvégezni rajtuk.

Az állatkísérletek hosszú időre visszatekintő hagyománya pedig végre véget érhet az organoidoknak köszönhetően, bár ez sajnos nem holnap fog megtörténni.

“Nehéz megjósolni, mennyi időt fog ez igényelni, a szabályozások és ellenőrzések miatt.” - mondta Atala - “De határozottan reméljük, hogy redukálni, vagy akár végleg eliminálni fogjuk az állatkísérleteket ezekkel a rendszerekkel.”

(Fotó:Needpix)