Lunge-på-en-chip skal forudsige lægemidlers effektivitet

Bedre behandling af luftvejssygdomme er nødvendig, og derfor har man behov for at finde bedre måder, at kunne teste mulige lægemiddel-kandidater. En af de mest lovende teknologier er ‘organ-on-a-chip’ -teknologien, hvor små stykker af levende humant væv kan eksponeres for mulige lægemidler.

I en artikel i et videnskabeligt tidsskrift* gennemgår Nikita Karra og kollegaer ved University of Southampton i Storbritannien fremskridtene med at finde måder af få optaget lægemidler i menneskets luftveje: ”Etablerede processer til udvikling og test af lægemidler til lungesygdomme er stærkt begrænset af manglerne ved de anvendte dyremodeller eller cellekulturmetoder,” siger Karra.

Hun forklarer, at værdien af ​​testning på dyr er hæmmet af modellernes manglende evne til at matche de specifikke forhold i den menneskelige lunge, mens testning på dyrkede celler ikke kan matche kompleksiteten af ​​faktorer, der er til stede i ægte lunger. Samlet set betyder disse problemer, at procenten af mulige lægemiddelkandidater der må droppes er omkring 97%. Det er et kæmpe problem − både med hensyn til tid og omkostninger. Faktum er, at det at frembringe et nyt lægemiddel til klinisk brug koster mere end 1 mia. USD og tager mellem 15-20 års forskning, udvikling og test.

Antallet af mennesker med svære respiratoriske tilstande som kronisk obstruktiv lungesygdom, KOL, stiger og forventes at blive den tredje-største dødsårsag verden over i 2030. ”Det er bydende nødvendigt, at få en bedre forståelse af disse tilstande og finde potentielle behandlinger,” understreger Karra.

Sammen med kolleger gennemgik Karra de mange forskellige modelsystemer, der anvendes til at teste lægemidler til åndedrætssygdomme, og blev særlig opmærksom på, hvordan lunge-på-en-chip-teknologien begynder at få en reel indflydelse på lægemiddeludviklingen. Enhederne består af lag af celler adskilt af membraner for at efterligne den indre strøm af næringsstoffer og den udadgående strøm af affaldsstoffer, som finder sted i ægte lungevæv. Cellerne dyrket i lunge-på-en-chip-enheder har også fungerende cilier – de fimrehår-lignende fremspring, der fjerner indåndede støvpartikler m.m. De kan også tilsluttes andre organ-on-chip-enheder for at skabe kombinationer.

En stor udfordring er dog at få ”afleveret” lægemidler til lunge-på-en-chip-enheder på måder, der efterligner optag af lægemidler til ægte lunger. Leveringen af lægemidler til de celler, der har brug for dem, påvirkes på komplekse måder af de specifikke fysiske og fysiologiske virkninger af forskellige sygdomme. Yderligere forskning og udvikling er nødvendig for at give lunge-på-en-chip-modellerne mulighed for f.eks. at efterligne luftstrømmen i berørte lunger, hvilket varierer fra sygdom til sygdom. Enhederne skal også modificeres for at kunne efterligne både sammentrækning og udvidelse af luftvejene, som også påvirkes af flere forskellige forhold.

Karra og hendes kolleger i Hywel Morgans gruppe ved University of Southampton, UK, arbejder selv på at tackle sådanne udfordringer. ”Hvis det lykkes at lave en god model, så vil det medvirke til en forbedret lægemiddeludvikling, fremme mere effektiv, personlig medicin og også i høj grad reducere behovet for dyreforsøg,” konkluderer Karra.

*Tidsskriftet Organs-on-a-chip