شريحة مطبوعة ثلاثية الأبعاد تظهر تفاعل الجسم مع الأدوية قد تنهي الحاجة إلى إجراء اختبارات على الحيوانات | المخدرات

طور العلماء جهازًا رائدًا مطبوعًا ثلاثي الأبعاد يمكنه تسريع وصول المريض إلى الأدوية الجديدة وإلغاء الحاجة إلى إجراء اختبارات على الحيوانات.

يتم استخدام الآلاف من الحيوانات في المراحل الأولى من تطوير الأدوية في جميع أنحاء العالم كل عام، ومع ذلك فإن العديد من الأدوية التي يتم اختبارها على الحيوانات لا تظهر في النهاية أي فائدة سريرية.

الآن قام الباحثون في جامعة إدنبره بتصميم “جسم على رقاقة” رائد يحاكي تمامًا كيفية تدفق الدواء عبر جسم المريض. ويعني الجهاز البلاستيكي أن العلماء يمكنهم اختبار الأدوية لمعرفة كيفية تفاعل الأعضاء المختلفة دون الحاجة إلى اختبار الحيوانات الحية.

الجهاز الذي تم اختراعه في إدنبرة هو الأول من نوعه في العالم. مصنوعة باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد، تحاكي الأجزاء الخمس للرقاقة قلب الإنسان والرئتين والكلى والكبد والدماغ. وترتبط ببعضها البعض عن طريق قنوات تحاكي الدورة الدموية للإنسان، ويمكن من خلالها ضخ أدوية جديدة.

يستخدم الجهاز البلاستيكي التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) لإنتاج صور ثلاثية الأبعاد مفصلة توضح ما يحدث داخل الأعضاء الصغيرة. “إن صور PET هي ما يسمح لنا بضمان التدفق [of new drugs being tested] وقال ليام كار، مخترع الجهاز: “إنها متساوية”.

ويتضمن المسح المقطعي بالإصدار البوزيتروني حقن كميات صغيرة من المركبات المشعة في الشريحة لنقل الإشارات إلى كاميرا حساسة للغاية، مما يسمح للعلماء بتقييم تأثير الأدوية الجديدة بشكل أفضل.

“هذا الجهاز هو الأول من نوعه الذي تم تصميمه خصيصًا لقياس توزيع الأدوية، مع تدفق متساوٍ مقترنًا بأجزاء الأعضاء الكبيرة بما يكفي لأخذ عينات من امتصاص الدواء للنمذجة الرياضية. بشكل أساسي، يسمح لنا بمعرفة أين يذهب الدواء الجديد في الجسم ومدة بقائه هناك، دون الحاجة إلى استخدام إنسان أو حيوان لاختباره.

وأضاف كار: “تتميز المنصة بالمرونة التامة ويمكن أن تكون أداة قيمة للتحقيق في العديد من الأمراض التي تصيب الإنسان، مثل السرطان وأمراض القلب والأوعية الدموية والأمراض التنكسية العصبية والأمراض المناعية.

“وبسبب هذه المرونة، فإن الاستخدامات مقيدة فقط بتوفر نماذج الخلايا هذه، والأسئلة العلمية التي يمكننا التفكير فيها.

“على سبيل المثال، يمكن أن يكون لدينا نموذج لمرض الكبد الدهني في الجهاز واستخدامه لمعرفة كيف يؤثر وجود الكبد المريض على الأعضاء الأخرى مثل القلب والدماغ والكليتين، وما إلى ذلك، ويمكننا أيضًا دمج نماذج الخلايا المريضة المتعددة لمعرفة كيفية تأثيرها يمكن أن تتداخل الأمراض مع بعضها البعض.”

وقالت المشرفة على كار، الدكتورة أدريانا تافاريس، من مركز إدنبره لعلوم القلب والأوعية الدموية (CVS)، إن ربط خمسة أعضاء معًا في جهاز واحد من شأنه أن يساعد العلماء على دراسة كيفية تأثير دواء جديد على جسم المريض بأكمله بشكل فعال.

“هذا مجال مهم حقًا للبحث الطبي، حيث نتعلم باستمرار كيف يمكن للأمراض التي يُنظر إليها تقليديًا على أنها تقتصر على عضو أو نظام أن يكون لها تأثيرات متنوعة عبر أعضاء بعيدة أخرى أو أنظمة مترابطة مختلفة.

“تعد الأجهزة مثل منصة الجسم على الرقاقة ضرورية لكشف الآليات الكامنة وراء التأثيرات الجهازية للأمراض المحلية بالإضافة إلى التحقيق في التأثيرات غير المستهدفة للأدوية، والتي قد تكون مفيدة أو ضارة علاجيًا.”

وأضافت: “يظهر هذا الجهاز إمكانات قوية حقًا لتقليل العدد الكبير من الحيوانات التي تستخدم في جميع أنحاء العالم لاختبار الأدوية والمركبات الأخرى، خاصة في المراحل المبكرة، حيث يتقدم 2٪ فقط من المركبات عبر خط الاكتشاف”.

وقال تافاريس إن هناك فوائد أخرى تتجاوز مجرد القضاء على الحاجة إلى استخدام الحيوانات في التطوير المبكر للأدوية.

“هذا النهج غير الحيواني يمكن أن يقلل بشكل كبير من تكلفة اكتشاف الأدوية، ويسرع ترجمة الأدوية إلى العيادة، ويحسن فهمنا للتأثيرات الجهازية للأمراض البشرية، باستخدام نماذج أكثر تمثيلاً لبيولوجيا الإنسان من النماذج الحيوانية.”

تم تطوير جهاز الجسم على الرقاقة من خلال المركز الوطني لاستبدال وصقل وتقليل الحيوانات في الأبحاث (NC3Rs) وجائزة منحة الدكتوراه الممولة من شركة يونيليفر.

وقالت الدكتورة سوزان بودي، من شركة Edinburgh Innovations، وحدة التسويق بالجامعة: “يسعدنا أن ندعم Liam وفريق CVS في تطوير هذا “الجسم على الرقاقة”، ونتطلع إلى رؤية التأثير الذي سينتج عن ذلك”. جهاز جديد يمكنه اختبار وتطوير مركبات وأدوية جديدة في المستقبل.