p Usando a mesma experiência que empregaram para construir novos órgãos para os pacientes, cientistas do Wake Forest Institute for Regenerative Medicine e colegas projetaram micro corações, pulmões e fígados que podem ser usados ​​para testar novos medicamentos. Ao combinar os micro-órgãos em um sistema monitorado, os pesquisadores pretendem imitar como o corpo humano responde aos medicamentos. p O objetivo do esforço, conhecido como "body-on-a-chip, "é para ajudar a reduzir o preço estimado de US $ 2 bilhões e a taxa de falha de 90 por cento que as empresas farmacêuticas enfrentam ao desenvolver novos medicamentos. Os compostos de drogas são atualmente examinados em laboratório usando células humanas e depois testados em animais. Mas nenhum desses métodos replica adequadamente como as drogas afetam os órgãos humanos.

p "Há uma necessidade urgente de melhores sistemas para prever com precisão os efeitos das drogas, produtos químicos e agentes biológicos no corpo humano, "disse Anthony Atala, M.D., diretor do instituto e pesquisador sênior do projeto de organismo multiinstitucional em um chip, financiado pela Agência de Redução de Ameaças de Defesa.

p No Relatórios Científicos , publicado por Natureza , a equipe de pesquisa relata o sucesso na engenharia de órgãos 3D de micro tamanho, conhecidos como organoides, e conectá-los em uma única plataforma para monitorar seu funcionamento. Enquanto outras equipes combinaram células de vários órgãos em um sistema semelhante, este é o primeiro sucesso relatado usando estruturas de órgãos 3D, conhecido por funcionar melhor e por modelar com mais precisão o corpo humano.

p As estruturas dos órgãos foram feitas de tipos de células encontrados em tecido humano nativo usando impressão 3D e outros métodos. Coração e fígados foram selecionados para o sistema porque a toxicidade para esses órgãos é a principal razão para o fracasso de candidatos a medicamentos e recalls de medicamentos. Os pulmões são a porta de entrada para partículas tóxicas e também para drogas em aerossol, como inaladores para asma.

p Os organóides são colocados em um lacrado, sistema monitorado - completo com câmera em tempo real. Um líquido cheio de nutrientes que circula pelo sistema mantém os organóides vivos e é usado para introduzir potenciais terapias medicamentosas no sistema.

p Os pesquisadores primeiro testaram os organoides para garantir sua semelhança com os órgãos humanos. Por exemplo, o micro-fígado recebeu uma alta dose de um analgésico comum - e depois um medicamento diferente para neutralizar os efeitos tóxicos.

p "Os dados mostram uma resposta tóxica significativa à droga, bem como mitigação pelo tratamento, refletindo com precisão as respostas vistas em pacientes humanos, "disse Aleks Skardal, Ph.D., professor assistente do Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, que representou a equipe de vários investigadores como o autor principal do artigo.

p Porém, mais importante do que como um órgão individual responde às drogas é como o corpo como um todo reage. Em muitos casos, durante o teste de novos candidatos a medicamentos - e às vezes mesmo depois de os medicamentos terem sido aprovados para uso - os medicamentos têm efeitos tóxicos inesperados em tecidos que não são direcionados diretamente pelos próprios medicamentos.

p "Se você rastrear uma droga apenas no fígado, por exemplo, você nunca verá um potencial efeito colateral em outros órgãos, "disse Skardal." Ao usar um sistema multi-tecido órgão-em-um-chip, você pode, com sorte, identificar os efeitos colaterais tóxicos no início do processo de desenvolvimento de medicamentos, que pode salvar vidas e também milhões de dólares. "

p Os cientistas conduziram vários cenários para garantir que o sistema body-on-a-chip imite uma resposta de múltiplos órgãos. Por exemplo, eles introduziram um medicamento usado para tratar o câncer no sistema. Conhecido por causar cicatrizes nos pulmões, a droga também afetou inesperadamente o coração do sistema. Contudo, um experimento de controle usando apenas o coração não apresentou resposta.

p Os cientistas teorizam que a droga fez com que proteínas inflamatórias do pulmão circulassem por todo o sistema. Como resultado, o coração aumentou os batimentos e depois parou completamente, indicando um efeito colateral tóxico.

p "Isso foi completamente inesperado, mas é o tipo de efeito colateral que pode ser descoberto com este sistema no pipeline de desenvolvimento de medicamentos, "Disse Skardal.

p Os cientistas estão trabalhando para aumentar a velocidade do sistema para triagem em grande escala, e também para adicionar órgãos adicionais.

p "Eventualmente, esperamos demonstrar a utilidade de um sistema body-on-a-chip contendo muitos dos principais órgãos funcionais do corpo humano, ", disse Atala." Este sistema tem potencial para triagem avançada de drogas e também para ser usado na medicina personalizada - para ajudar a prever a resposta de um paciente individual ao tratamento. "

p Vários pedidos de patentes compreendendo a tecnologia descrita no manuscrito foram depositados.