211service.com
Szybszy ekran pod kątem toksyczności
Kandydaci na leki, którzy wydają się obiecujący we wstępnych testach laboratoryjnych, często zawodzą po przetestowaniu ich toksyczności na zwierzętach – strata czasu i pieniędzy dla firmy farmaceutycznej. Co więcej, firmy chemiczne i kosmetyczne coraz częściej szukają tanich i skutecznych sposobów testowania potencjalnych produktów pod kątem problemów z toksycznością bez uciekania się do testów na zwierzętach. Teraz naukowcy zaprojektowali biochip, który może wykrywać związki z problemami toksyczności znacznie wcześniej w procesie opracowywania leków. Może być również przydatny do szybkiego badania chemikaliów i kosmetyków pod kątem potencjalnej toksyczności.
Tester substancji toksycznych : Ludzkie komórki wątroby są rozsiane po nowym chipie, który można wykorzystać do szybkiego określenia, czy różne chemikalia, leki i kandydaci na leki są toksyczne. W połączeniu z innym biochipem opracowanym wcześniej przez tych samych naukowców, technologia może stanowić dokładną alternatywę dla testów na zwierzętach.
Nazywany DataChip (chip do analizy danych toksykologicznych), pozwala na bardzo szybkie określenie, czy związek może być toksyczny, mówi Jonathan Dordick , inżynier biochemiczny w Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) w Troy w stanie Nowy Jork oraz współzałożyciel Solidus Biosciences, startupu zajmującego się komercjalizacją tej technologii. Chip zawiera miniaturową tablicę ponad tysiąca trójwymiarowych kultur komórkowych, każda o wielkości 20 nanolitrów, na szkiełku mikroskopowym. Każda kultura komórkowa jest w stanie przetestować toksyczność innej substancji chemicznej. Miniaturyzacja umożliwia testowanie związków w sposób wysokoprzepustowy, co jest ważne na wczesnych etapach odkrywania leków, kiedy trzeba przebadać tysiące kandydatów na leki.
Dordick i Douglas Clark , inżynier chemik z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley i współzałożyciel Solidus Biosciences, opisuje DataChip we wczesnej edycji online z 26 grudnia Materiały Narodowej Akademii Nauk .
Tradycyjne badanie toksyczności obejmuje wykorzystanie zwierząt lub próbek tkanek, metody, które są czasochłonne i drogie. Ponadto europejskie firmy kosmetyczne zostaną objęte zakazem przeprowadzania testów na zwierzętach od 2009 r., co sprawi, że potrzeba nowych metod in vitro będzie jeszcze ważniejsza.
Kilka grup pracuje nad modelami wątroby do przewidywania toksyczności leków, ponieważ wiele związków jest metabolizowanych w wątrobie. (Zobacz Modele wątroby idą na rynek.) Nawet jeśli same leki nie są toksyczne, ich metabolity mogą być. W 2005 roku naukowcy z RPI i Berkeley donieśli o opracowaniu tego, co grupa nazywa MetaChip, chipu, który naśladuje sposób, w jaki związki są metabolizowane przez wątrobę. Naukowcy twierdzą, że połączenie dwóch biochipów umożliwi teraz dokładne przewidywanie toksyczności substancji chemicznych i kandydatów na leki bez użycia zwierząt.
W MetaChip enzymy wątrobowe umieszcza się w poszczególnych miejscach na szkiełku, a badane związki umieszcza się w tych miejscach, które mają być metabolizowane przez enzymy. Kiedy MetaChip i DataChip są umieszczone razem, DataChip może analizować metabolity wytwarzane przez MetaChip i określać, czy są toksyczne. Główna innowacja polega na połączeniu testu toksyczności z metabolizmem – wszystko to odbywa się na wysokowydajnym badaniu przesiewowym – mówi Salman Khetani, stażysta w MIT i współzałożyciel Hepregen, firmy, która opracowuje również modele wątroby.
W DataChip można umieścić dowolny rodzaj komórki, dzięki czemu można przewidywać nie tylko komórki wątroby, którymi obecnie zajmuje się większość technologii, ale także wykraczać poza wątrobę na inne typy narządów, mówi Dordick. Na przykład komórki skóry można wykorzystać do szybkiego badania nowych chemikaliów i kosmetyków pod kątem toksyczności skórnej.
Poszczególne kultury komórkowe na chipie są zawarte w kroplach hydrożelu na szklanym szkiełku, co pozwala komórkom ludzkim rosnąć w sposób trójwymiarowy. To ważne, gdy naśladujesz, jak związek wpłynie na prawdziwe tkanki w ciele, mówi Dordick.
Oczywiście nowa technologia musi stawić czoła wielu wyzwaniom, zanim stanie się dokładną metodą badań przesiewowych leków. Po pierwsze, DataChip ocenia toksyczność, obserwując, jak związki wpływają na wzrost komórek. Ale na wzrost może również wpływać środowisko komórek, w tym przypadku hydrożel, mówi Linda Griffith , dyrektor Biotechnology Process Engineering Center w MIT, którego grupa pracuje nad modelami wątroby, które zostaną wykorzystane na późniejszym etapie procesu opracowywania leków. Na przykład naukowcy przetestowali DataChip z komórkami z linii komórkowej raka piersi, a badania przeprowadzone w innych laboratoriach wykazały, że mechaniczne właściwości macierzy napędzają sygnalizację komórkową i ekspresję genów, mówi Griffith.
Jednak pomimo takich ograniczeń w testowaniu leków, nowa kombinacja biochipów może być użyteczna jako narzędzie wczesnego badania przesiewowego kandydatów na leki. Jeszcze bardziej natychmiastowe, twierdzą naukowcy z RPI i Berkeley, połączenie może zapewnić szybki i łatwy sposób przesiewania kosmetyków bez testów na zwierzętach.