Τις τελευταίες δεκαετίες, οι εξελίξεις στη νανοτεχνολογία, τη μικροκατασκευή και τις τεχνικές κυτταρικής βιολογίας επέτρεψαν την ανάπτυξη μικροφυσιολογικών συστημάτων (MPS) που ονομάζονται μοντέλα Organ-on-a chip (OOC) ή Body-on-a-chip (BoaC) όταν περιλαμβάνονται πολλά όργανα στην ίδια πλατφόρμα ή τελευταία Human-on-a-chip (HoaC).
Πιο συγκεκριμένα, μικρο-ψηφίδες (μικροτσιπ) που διαθέτουν κανάλια/ θαλάμους της τάξης 1 μικρομέτρου μέχρι μερικών χιλιοστών για μεταφορά υγρών/ διαλυμάτων, προσφέρουν τη δυνατότητα μικροσκοπικής αναδημιουργίας ανθρώπινων οργανοειδών, δηλαδή μίνι οργάνων μεγέθους συνήθως 1-3 χιλιοστών. Μικροσκοπικές εκδοχές ήπατος, πνευμόνων, νεφρών και άλλων ζωτικών οργάνων κατασκευάζονται κατά τέτοιο τρόπο ώστε να αναπαράγουν ορισμένες από τις βασικές λειτουργίες των ανθρώπινων ομολόγων τους, όπως για παράδειγμα, τις αναπνευστικές κινήσεις ή τις μυϊκές συσπάσεις κυττάρων. Οι μικρο-ψηφίδες μπορούν επίσης να διασυνδέουν δύο, τρία ή και τέσσερα οργανοειδή και, μετά τη διοχέτευση φαρμάκων σε αυτές δοκιμαστικά, να επιτρέπουν στους επιστήμονες να παρατηρούν τον τρόπο που οι ουσίες αλληλεπιδρούν με αυτά τα μιμητικά ανθρώπινα όργανα.
Επιστήμονες από τα Πανεπιστήμια του Μπέρμιγχαμ και της Οξφόρδης δημιούργησαν τώρα τα πρώτα οργανοειδή του μυελού των οστών που φέρουν τα βασικά χαρακτηριστικά του ανθρώπινου. Η τεχνολογία, για την οποία έχει ήδη κατατεθεί αίτηση για δίπλωμα ευρεσιτεχνίας από το University of Birmingham Enterprise, θα επιτρέψει τον ταυτόχρονο έλεγχο πολλαπλών αντικαρκινικών φαρμάκων, καθώς και τη δοκιμή εξατομικευμένων θεραπειών για μεμονωμένους ασθενείς με καρκίνο.
Σχετική μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Cancer Discovery περιγράφει τη νέα μέθοδο που αναπτύσσει ανθρώπινα βλαστοκύτταρα σε ένα ειδικά σχεδιασμένο 3D «ικρίωμα» για να δημιουργήσει το οργανοειδές, που μοντελοποιεί πιστά τα κυτταρικά, μοριακά και αρχιτεκτονικά χαρακτηριστικά του μυελού των οστών (ο οποίος αποτελεί το κύριο αιμοποιητικό όργανο).
Η έρευνα έδειξε ότι αυτά τα οργανοειδή παρέχουν ένα μικρο-περιβάλλον που μπορεί να δεχτεί και να υποστηρίξει την επιβίωση των κυττάρων από ασθενείς με κακοήθειες στο αίμα, συμπεριλαμβανομένων των κυττάρων πολλαπλού μυελώματος, τα οποία, ως γνωστό, είναι δύσκολο να διατηρηθούν έξω από το ανθρώπινο σώμα.
Σύμφωνα με τους ερευνητές της μελέτης τα κύτταρα στα οργανοειδή μυελού των οστών μοιάζουν με τα πραγματικά και όχι μόνο μιμούνται τη δραστηριότητα και τη λειτουργία, αλλά και τις αρχιτεκτονικές τους σχέσεις, καθώς οι τύποι κυττάρων «αυτοοργανώνονται» και διατάσσονται εντός των οργανοειδών όπως ακριβώς κάνουν φυσιολογικά στον μυελό των οστών στο ανθρώπινο σώμα.
Αυτή η φυσική αρχιτεκτονική επέτρεψε στην ερευνητική ομάδα να μελετήσει την αλληλεπίδραση των κυττάρων του μυελού των οστών που υποστηρίζουν την κανονική παραγωγή αιμοσφαιρίων και το πώς αυτή διαταράσσεται κατά τη μυελοΐνωση, όπου συσσωρεύεται ουλώδης ιστός στο μυελό των οστών, προκαλώντας την ανεπάρκειά του. Η ίνωση του μυελού των οστών μπορεί να αναπτυχθεί σε ασθενείς με ορισμένους τύπους καρκίνου του αίματος και παραμένει ανίατη.
Γενικά οι καρκίνοι του αίματος είναι οι πιο συνηθισμένοι καρκίνοι που επηρεάζουν τα παιδιά και ανάμεσα στους δέκα πιο κοινούς καρκίνους που επηρεάζουν τους ενήλικες, στους οποίους μάλιστα σε μεγάλο βαθμό παραμένουν ανίατοι.
H ανώτερη συγγραφέας της μελέτης Καθηγήτρια Bethan Psaila, αιματολόγος και επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας στο Τμήμα Ιατρικής Radcliffe του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης, σχολιάζει χαρακτηριστικά: «Για να κατανοήσουμε σωστά πώς και γιατί αναπτύσσονται οι καρκίνοι του αίματος πρέπει να χρησιμοποιήσουμε πειραματικά μοντέλα που μοιάζουν πολύ με τον πραγματικό ανθρώπινο μυελό των οστών, κάτι που δεν είχαμε μέχρι τώρα. Είναι πραγματικά συναρπαστικό να έχουμε τώρα αυτό το καταπληκτικό σύστημα, γιατί μπορούμε πλέον να μελετήσουμε τον καρκίνο απευθείας χρησιμοποιώντας κύτταρα από τους ασθενείς μας αντί να βασιζόμαστε σε ζωικά μοντέλα ή σε άλλα απλούστερα συστήματα που δεν μας δείχνουν σωστά το πώς αναπτύσσεται ο καρκίνος στα οστά μυελού σε πραγματικούς ασθενείς».
Οι πλατφόρμες organ-on-a-chip, όταν συνδυάζονται με την τεχνολογία επαγόμενων πολυδύναμων βλαστοκυττάρων (iPSC), παρέχουν την ευκαιρία κυτταροκαλλιέργειας ειδικά για κάθε ασθενή που διαφορετικά θα ήταν δύσκολο να αποκτηθούν κύτταρα στις μεγάλες ποσότητες που απαιτούνται για ερευνητικούς σκοπούς. Το πιο σημαντικό όμως είναι ότι επιτρέπεται η δημιουργία εξειδικευμένων κυττάρων χωρίς τις τεχνικές ή βιοηθικές ανησυχίες που πλαισιώνουν την απευθείας λήψη ανθρώπινων βλαστοκυττάρων.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, το οργανοειδές μυελού των οστών είναι ένα τεράστιο βήμα προς τα εμπρός, που παρέχει τη γνώση των μοτίβων ανάπτυξης των καρκινικών κυττάρων και ενδεχομένως τη δυνατότητα μιας πιο εξατομικευμένης θεραπευτικής προσέγγισης.
«Ελπίζουμε ότι αυτή η νέα τεχνική θα βοηθήσει στην επιτάχυνση της ανακάλυψης και της δοκιμής νέων θεραπειών για τον καρκίνο του αίματος, οδηγώντας σε κλινικές δοκιμές πιο γρήγορα και με βελτιωμένα φάρμακα», καταλήγει η Dr. Psaila
Πηγή:University of Oxford
