Kropp på en chip

Kropp på en chip

Fremtidens medisinering og sykdomsforståelse kommer til å gå  langt utover det som praktiseres i dag. Istedenfor å teste medisiner på laboratoriedyr, kan vi på en finurlig måte studere medisinens påvirkning på menneskelige organer uten å være i nærheten av et levende menneske. Vi kan rett og slett skape et nettverk av organer på laboratoriet og gjøre forsøk på dem. 

I fjorårets julekalender viste jeg en spennende film fra TEDx, og her beskriver jeg hvordan menneskelige organer på chiper kan revolusjonere medisin- og sykdomsforståelse.

En celle i lab er ikke en celle i kropp

I dag brukes cellekulturer og forsøksdyr for å studere hvordan bakterier, virus og medisiner påvirker oss. Dette er problematisk av flere årsaker. Celler som gror i en skål på laboratoriebenken har det på ingen måte slik som celler har det inne i kroppen. I kroppen vil en spesifikk celle være omringet av mange ulike typer celler, slik at det vil være signaloverføringer og flyt av væske slik som blod. I en skål på laboratoriet kan vi opprettholde riktig temperatur og «mate» cellen med næringsstoffer som etterligner det den ville hatt i kroppen, men det er også der likheten stopper. Det går greit å holde cellen i live i en laboratorieskål, men det er vanskeligere å opprettholde dens naturlige form og funksjon.

Hvis vi ser på dyreforsøk, vet vi at det har vært svært nyttig å undersøke totalreaksjonen i et organ eller i dyret når vi tester ut medisiner eller studerer en sykdom. Men ved siden av det etiske problemet ved bruk av dyr, viser det seg også at mennesker reagerer annerledes enn det dyr gjør. En medisin som effektivt eliminerer en sykdom i laboratoriemus, kan være ubrukelig eller til og med skadelig for mennesker. Dyremodeller kan med andre ord være en modell, men avstanden til hvordan mennesker reagerer på samme behandling, er for stor.

Dyrke organer på lab

En løsning på utfordringen er å lage organer på laboratoriet, eller «kropp på en chip». Det er da ikke snakk om organer i full størrelse, men organoider – små organlignende mikromiljøer som imiterer omgivelsene som for eksempel en levercelle ville opplevd inne i leveren. Dette gjøres på små plastchiper som har mikrokanaler fylt med andre celler og proteiner som typisk finnes i en lever. Dermed kan leverceller vokse og leve inne i kanaler hvor det kan pumpes inn næringsstoffer som gjør at levercellen har det mest mulig likt sitt naturlige bosted. Det kan også pumpes inn nye medisiner som man ønsker å teste ut, for å undersøke hvordan leveren-på-en-chip reagerer og eventuelt bryter ned medisinen.

En rekke andre organer kan lages på samme måte, og vi kan ha chiper med for eksempel lunger, beinmarg eller lymfekjertler. Avhengig av hva vi ønsker å undersøke, kan vi pumpe inn et uendelig spekter av variable til disse chip-organene. Dersom vi tilfører bakterier eller virus, kan vi studere hvordan cellene blir angrepet. Og hvis chipen også inneholder immunceller, kan vi se på hvordan disse bekjemper bakterien eller viruset.

Vi kan lage flertallige organer på chiper som vi sender væske med næringsstoffer, sykdommer og medisiner gjennom. De ulike chipene kan kobles sammen via rør, og dermed kan en medisin reise gjennom de samme organene som den ville gjort i en levende kropp. På veien kan vi studere og overvåke hvor medisinen virker, hvor den brytes ned, og om den brytes ned til noe potensielt farlig.

human-on-a-chip

Illustrasjon av hvordan et nettverk av organer på chiper kan settes sammen til «en kropp». Illustrasjonen er fra: D.E.Ingber, Trends in Cell Biology (2011) 21, 12, p. 745-754

En personlig chip

Inn i fremtiden ligger muligheten for å lage personlige chiper, der stamceller fra din kropp kan brukes til å lage organer på chip. Dermed kan man teste nøyaktig hvordan du reagerer på en medisin eller vaksine, uten at du i det hele tatt har fått noe sprøytet inn i deg. Dette er personlig medisin, der gjennomsnittstestingen av hvordan en befolkning reagerer på noe er borte. Det er kun din sykdomshistorikk og immunforsvar som testes, og dermed får du en enda bedre behandlig, spesielt tilrettelagt for deg og dine celler.

Det gjenstår fortsatt mye forskning før et fullstendig menneske i form av chiporganer er ferdig. Men ved en rekke forskningsgrupper verden over jobbes det med å lage chiper med mikrokanaler som skal etterligne miljøet som finnes inne i organer i kroppen. Skaperne bak TEDx-filmen har søkt flere patenter for idéen om organer på en chip, og det er grunn til å forvente stor utvikling på feltet. Også ved NTNU foregår det arbeid i denne retningen. Forrige uke publiserte en gruppe ledet av min masterveileder, Øyvind Halaas, en artikkel i journalen Lab on a Chip. Arbeidet beskrevet er ikke fabrikering av et organ, men et verktøy som kan brukes til å studere cellebevegelser og -organisering avhengig av biologiske signaler. Dette bidrar til å forstå hva som skjer i immunorganer (som beinmarg, milt og lymfeknute) ved infeksjoner, og er et steg på veien mot å erstatte dyreforsøk for å studere komplekse biologiske prosesser.

 

Hovedbildet viser en mikrokanallunge på en chip. Bilderettigheter: Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering at Harvard University.

Facebooktwittergoogle_plusredditpinterestlinkedinmailby feather
 

Tagged: ,


Lisa Svartdal

Om

Jeg brenner for medisinsk forskning, og synes alt som omhandler kreftforskning, immunologi og medisiner er spennende. Det er derfor dette jeg skriver mest om på smallPrint.no. Jeg har en mastergrad i bionano fra NTNU, og skrev oppgaven min ved Institutt for kreftforskning og molekylærmedisin våren 2015. Siden da har jeg jobbet på Mikrometastaselaboratoriet på Radiumhospitalet. Der arbeider jeg på forskjellige prosjekter innenfor kreftforskning, og lærer mye nytt om hva som skjer på forskningsfronten tett opp mot pasientbehandling.


'Kropp på en chip' har ingen kommentarer

Vær den første til å kommentere dette innlegget

Del dine tanker

Your email address will not be published.

© smallPrint A.S. All right reserved. Page based on Old Paper by ThunderThemes.net