Legemiddeltesting på mini-organer kan redusere bruk av forsøksdyr
Nye legemidler testes på miniatyrutgaver av pasientens organer istedenfor dyr. «Organ-på-brikke» er en av teknologiene som vil gi oss bedre persontilpasset behandling.
Viten er Aftenpostens satsing på forskning og vitenskap, der forskere og fagfolk fra hele landet bidrar med artikler.
Utviklingen av et nytt legemiddel er ekstremt ressurs- og tidkrevende. Før et potensielt lovende legemiddel kan utprøves på mennesker, ved såkalt klinisk testing, gjennomføres et stort antall eksperimenter med bruk av forsøksdyr.
Av de få stoffene som passerer denne startfasen, er det bare en brøkdel som til slutt ender opp som godkjente legemidler.
Hele prosessen tar ofte over 10 år og kostnadene er så formidable at selv store internasjonale farmasiselskaper har vanskeligheter med å finansiere dem. Det er derfor nødvendig å utvikle ny teknologi og testregimer som kan gjøre prosessen både raskere og billigere, samtidig som bruken av forsøksdyr reduseres.
Dyr er ikke mennesker
Svært få mennesker kan tenke seg å prøve et legemiddel som ikke er grundig testet først. I våre dager innebærer dette å først studere effekten på mus og rotter, og av og til også større dyr. Selv om bruk av forsøksdyr skjer innenfor definerte etiske retningslinjer, bør vi av dyrevelferdshensyn generelt minimalisere bruken når det er mulig.
Vel så viktig er det at forsøksdyr har et stoffskifte som gjør at omsetning og virkning av nye medisiner kan være ganske forskjellig fra menneskets. Positive resultater med dyr med hensyn til både ønsket effekt og fravær av alvorlige bivirkninger er derfor ingen garanti for lignende resultater hos pasienter. Det er derfor stor interesse for å utvikle nye og bedre testmetoder.
Skriver ut «minihjerner» i 3D
Ny måte å teste legemidler på
«Organ-on-a-chip», eller «organ-på-brikke» på norsk, er én teknologi det stilles store forventninger til. Konseptet går ut på å utvikle små miniatyriserte organer, såkalte organoider, fra pasients egne celler. Disse blir plassert på en brikke av glass og plast – en «chip» – med små mikrokanaler som gjør det mulig å tilføre næring og oksygen til cellene, slik blodet gjør i kroppen vår.
Ved en kombinasjon av ulike avanserte metoder kan organoidene holdes i live utenfor kroppen under lignende betingelser som om de fungerte i kroppen. Vi kan deretter tilsette legemidler vi ønsker å teste og bruke det vi observerer til å forutsi hvordan akkurat denne pasienten vil reagere på legemiddelet. Vi har tro på at «organ-på-brikke» er en nyvinning som vil kunne gi oss mer målrettet persontilpasset behandling. Men hvordan lager vi organoider?
Kroppens tusenkunstnere
Kroppen vår består av nesten 150 ulike typer celler som, foruten spesielle kjønnsceller, kan deles i hovedtyper etter hvor vi finner dem, for eksempel ben, brusk, blod og muskler. Ingen spesialiserte celler kan spontant forandre seg til en annen type celle, en bencelle kan for eksempel ikke bli til en muskelcelle. Men en muskelcelle kan bli utviklet fra en stamcelle.
Stamceller er derfor utrolig verdifulle for legevitenskapen, men det var lenge vanskelig å få tak i dem. En ny oppdagelse fra japanske forskere i 2006 ble gjennombruddet for stamcelleforskningen. De viste at man kan ta vanlige kroppsceller og omprogrammere dem til å bli stamceller, kalt induserte pluripotente stamceller (iPS-celler, som i prinsippet kan brukes til å lage de cellene vi ønsker). Celler tatt fra menneskeorganer og kombinert med iPS-celler, er utgangspunktet for å lage organoider som kan plasseres på chip-plattformen for legemiddeltesting.
En fremtid for dyrking av menneskeorganer i dyr?
Tverrfaglige forskerteam
Vi har allerede vitenskapelige data som har vist at det er mulig å lage «organ-på-brikke» med lunge-, lever-, nyre-, tarm-, nerve-, hjerne- og til og med hjertemuskel-funksjon. Det gjør inntrykk første gang man ser en to millimeter stor hjertemuskel ligge og slå for seg selv på en plastbrikke!
Foreløpig er få av disse kunstig fremstilte mini-organene i nærheten av å være perfekte, funksjonelle kopier av menneskeorganer. Derfor vil ny forskning være avgjørende for å forbedre mini-organene. Eksempelvis tror vi at bruk av ny teknologi som 3D-bioprinting er nødvendig for å videreutvikle «organ-på-brikke»-konseptet til å ha en god nok kvalitet for praktisk bruk.
I dag har vi kommet et godt stykke på vei med å utvikle mini-lever for å studere kroppens nedbrytning av legemidler, og vi har begynt å koble sammen flere ulike mini-organer for å bedre kunne studere kroppens indre samspill.
Utviklingen av «organ-på-brikke»-konseptet krever tett samarbeid mellom eksperter innen medisin, kjemi, fysikk, biologi, farmasi, matematikk, informasjonsteknologi og ingeniørfag. Datamengden vi generer i disse systemene, så vel som dataanalyse og datatilgang, krever ny digital teknologi. Tverrfaglig samarbeid er blitt normen innen store deler av medisinsk toppforskning.
Artikkelforfattere:
Steven Ray Wilson, professor, utdanningsleder, Kjemisk institutt, Universitetet i Oslo.
Carl Henrik Gørbitz, professor, direktør, UiO:Livsvitenskap, Universitetet i Oslo.
Stefan Krauss, professor, leder for Senter for biohybridteknologi, Universitetet i Oslo.
Hanne Scholz, seniorforsker, Oslo universitetssykehus og Universitetet i Oslo og nestleder i Senter for biohybridteknologi.
