Wake Forest School of Medicine. Foto via WFIRM.

Forskere ved Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM) i North Carolina har 3D-bioprintet en mikroskopisk modell av menneskekroppen som inneholder de fleste av de vitale organene. Miniatyrsystemet vil bli brukt til å oppdage potensielt skadelige effekter av medikamenter før de blir testet på mennesker.

Teamet forventer at denne sofistikerte laboratoriemodellen vil ha en betydelig innvirkning for å bringe nye eksperimentelle legemidler raskere ut på markedet, redusere noen av kostnadene forbundet med kliniske studier og redusere dyreforsøk.

Detaljer om opprettelsen av modellen og hvordan det menneskelige organvevssystemet fungerer, finner du i en artikkel publisert i tidsskriftet Biofabrication.

Lab-modell av menneskekroppen
Miniatyrsystemet er bygget fra en rekke menneskelige celletyper som kombineres til menneskelig vev. Det fabrikerte vevet representerer mange av organene som finnes i menneskekroppen, deriblant hjerte, lever og lunger. Hvert av disse modellorganene inneholder bittesmå 3D-strukturer som er omtrent en milliondel av størrelsen til et voksent organ.

–Den viktigste evnen til det menneskelige organvevssystemet er evnen til å avgjøre om et medikament er giftig for mennesker veldig tidlig i utviklingen, og dets potensielle bruk i personlig medisin, sa Anthony Atala, MD, fra Wake Forest Institute for Regenerative Medicine og studiens seniorforfatter. –Å luke ut problematiske medisiner tidlig i utviklings- eller terapiprosessen kan bokstavelig talt spare milliarder av dollar og potensielt redde liv.

Miniatyrkroppsmodellen har allerede vært vellykket med å oppdage giftighetsnivåene for mange medikamenter som tidligere ble klarert for menneskebruk. Når det ble oppdaget at disse stoffene faktisk kunne være skadelige for mennesker, ble de straks trukket fra markedet. Standard 2D cellekultursystemer kunne ikke oppdage disse potensielt uheldige effektene, og mange av medisinene gikk gjennom tre faser av menneskestudier, men WFIRMs laboratoriemodell lyktes med dette.

Hvordan ble labmodellen lagd?
Små prøver av menneskelige vevsceller fra de forskjellige organene ble isolert og dyrket til miniatyrversjoner av organene. Disse vevcellene inkluderer blodkarceller, immunsystemceller, fibroblaster og celler i bindevevet. Ved å ta en rekke celler fra hvert organ, ble det sikret at miniatyrversjonene utførte de samme funksjonene som originalene. Miniatyrhjertet slår omtrent 60 ganger i minuttet, miniatyrlungene puster inn luft fra omgivelsene, og leveren bryter ned giftige forbindelser og skiller ut avfallsstoffer.

–Vi visste veldig tidlig at vi trengte å inkludere alle de viktigste celletypene som var til stede i det originale organet, sa medforfatter Aleks Skardal, PhD. –For å modellere kroppens forskjellige responser på giftige forbindelser, trengte vi å inkludere alle celletypene som produserer disse responsene. WFIRM-labmodellen inneholder også et blodsirkulasjonssystem for å sirkulere testforbindelsene rundt de forskjellige organene. Blodsystemet er også mikroskopisk og bruker en teknologi kjent som mikrofluidika. Systemet tjener også til å fjerne stoffets nedbrytningsprodukter som hvert organ produserer.

WFIRMs arbeid med regenerativ medisin
Forskerne ved instituttet har prøvd å utvikle menneskelige organer i stor skala for transplantasjon i nesten tre tiår. Så langt har mer enn 15 vevs- og organprodukter/teknologier utviklet av instituttet blitt testet på mennesker i kliniske studier. Disse inkluderer organer i muskler, blære og vaginale organer.

–Å lage mikroskopiske menneskelige organer for medikamenttesting var en logisk forlengelse av arbeidet vi har utført med å bygge organer i menneskelig målestokk, sa medforfatter Thomas Shupe, PhD. –Mange av de samme teknologiene som vi har utviklet på menneskelig nivå, som å inkludere et veldig naturlig miljø for cellene å leve i, ga også gode resultater når de ble brakt ned til det mikroskopiske nivået.

Teamet håper at videreutvikling av laboratoriemodellen vil gi resultater ekstremt nær de biologiske responsene som finnes i mennesker.

Kilde: 3dprintingindustry.com