Masowa produkcja organów inżynieryjnych

Biosztuczna nerka jest jednym z najbardziej obiecujących dotychczas przykładów bioinżynieryjnego urządzenia medycznego. Innowacyjne, zewnętrzne urządzenie przepuszcza krew przez wkład z komórkami ludzkiej nerki. We wczesnych badaniach klinicznych wykazano, że poprawia przeżycie pacjentów miesiąc po leczeniu lepiej niż sama dializa. Ale naukowcy stają teraz przed wyzwaniem, które może być równie wielkie jak zaprojektowanie samego urządzenia: przekształcenie udanego wynalazku akademickiego w masowo produkowane urządzenie medyczne.

Pytanie brzmi: Jak zamienić 100 oddanych nerek w 100 000 urządzeń? mówi Dawid humes , internista na Uniwersytecie Michigan w Ann Arbor i twórca urządzenia. Musisz wyizolować komórki, rozszerzyć je i upewnić się, że nie straciły w tym procesie żadnej mocy.

W przeciwieństwie do leków małocząsteczkowych lub urządzeń mechanicznych, takich jak rozruszniki serca, komórki zachowują się w nieprzewidywalny sposób. Utrudnia to opracowanie niezawodnych metod hodowli ogromnych ilości określonego typu komórek. Eksperci twierdzą, że ten problem okazuje się być poważną przeszkodą w rozwoju terapii opartych na komórkach. Pomimo ogromnego zapotrzebowania na narządy zastępcze, niewielu firmom udało się wyprodukować terapie oparte na inżynierii tkankowej na rynek. A problem prawdopodobnie będzie się nasilał, gdy więcej firm będzie próbowało komercjalizować te terapie.

W Stanach Zjednoczonych 400 000 osób ma przewlekłe problemy z nerkami, które wymagają cotygodniowej dializy, a 120 000 cierpi na ostrą niewydolność nerek, w której czynność nerek jest osłabiona przez toksyny lub infekcje. Dializa wydłuża życie tych pacjentów, ale nie jest lekarstwem: oczekiwana długość życia większości pacjentów to zaledwie pięć lat.

Tradycyjna dializa filtruje i usuwa produkty przemiany materii z krwi, a następnie zwraca oczyszczoną krew pacjentowi. Sztuczna nerka Humesa, znana również jako urządzenie wspomagające nerki, stanowi dodatkowy krok w tym procesie, przepuszczając krew i filtrację przez wkład ludzkich komórek nerkowych. Humes twierdzi, że komórki te wykonują niektóre z funkcji nieoczyszczających nerek, takie jak regulowanie stanów zapalnych i procesów metabolicznych, wydzielając do krwi kluczowe substancje chemiczne.

Aby wytworzyć biosztuczne nerki, naukowcy hodują komórki zebrane z nerek dawcy, które nie nadają się do przeszczepu, a następnie umieszczają je w specjalnie opracowanej rurce filtrującej. Ponieważ gotowy produkt zawiera żywe komórki, jest traktowany jak narząd do przeszczepu, przetransportowany helikopterem do szpitala przyjmującego w walizce z kontrolowaną temperaturą. Humes założył firmę, obecnie znaną jako RenaMed , w celu komercjalizacji urządzenia, które nie zostało jeszcze zatwierdzone przez Agencję ds. Żywności i Leków.

Wczesne badania kliniczne urządzenia pokazują, że może ono radykalnie poprawić stan zdrowia pacjentów z ostrą niewydolnością nerek. Zgodnie z wynikami badania opublikowanego w zeszłym roku, pacjenci leczeni urządzeniem wykazali o 70 procent lepszą przeżywalność 28 dni po leczeniu. (Naukowcy z RenaMed analizują obecnie wyniki pośrednie z kolejnego badania).

Jednak urządzenia użyte w tych próbach zostały wykonane w procesie produkcyjnym, który jest odpowiedni tylko do hodowli małych partii komórek. Aby przeprowadzić większe badania kliniczne wymagane do zatwierdzenia przez FDA i dostarczyć potrzebującym pacjentom, jeśli urządzenie zostanie zatwierdzone, firma RenaMed będzie musiała znaleźć sposób na wyprodukowanie i dostarczenie urządzenia na znacznie większą skalę.

Hodując komórki do terapii, naukowcy muszą stworzyć solidny protokół, który niezawodnie wytwarza komórkę docelową, a także środki kontroli jakości, aby utrzymać przebieg procesu. Ludzie w laboratoriach akademickich opracowują techniki oparte na własnych zielonych kciukach na ławce, mówi Michael Lysaght , inżynier tkankowy na Brown University w Providence, RI. Ale jest zupełnie inna kultura, jeśli chodzi o produkcję rzeczy dla FDA. Każdy krok musi być zrozumiany, bardzo dobrze udokumentowany i możliwy do wykonania przez każdego. Ponadto, mówi, testy bezpieczeństwa i odtwarzalności wymagane przez FDA są znacznie bardziej rygorystyczne niż te, które są wymagane w pilotażowych badaniach klinicznych.

Zarówno Humes, jak i Lysaght porównują ten problem do tego, z którym zmagali się dwadzieścia lat temu naukowcy pracujący z białkami rekombinowanymi, takimi jak ludzka insulina. Naukowcy mogli z powodzeniem wytwarzać białka w laboratorium, ale zajęło kilka lat, aby dowiedzieć się, jak zwiększyć skalę tego procesu do szerokiego zastosowania medycznego. Lysaght mówi, że jest przekonany, że to samo będzie dotyczyło produktów inżynierii tkankowej, gdy ludzie zrozumieją rozmiar problemu.

Jeśli RenaMed może pokonać przeszkodę, może być w stanie utorować drogę innym urządzeniom bioinżynieryjnym. Jeśli kiedykolwiek w inżynierii tkankowej istniało jasnowłose dziecko, to było to właśnie to urządzenie, mówi Lysaght. Wszyscy mają nadzieję, że będzie to duży sukces.

ukryć