Nina Tandon: Czy inżynieria tkankowa może doprowadzić do zidywidualizowanej medycyny?

Nasze ciała całkowicie się między sobą różnią i bardzo miło się o tym myśli, dopóki nie musimy zacząć się leczyć - wtedy okazuje się, że na każde ciało lek działa zupełnie inaczej, często w nieprzewidywalny sposób. Nina Tandon zajmująca się inżynierią tkankową opowiada o możliwym rozwiązaniu: używaniu pluripotencjalnych komórek macierzystych do wytwarzania zindywidualizowanych modeli narządów, na których możemy testować nowe leki i sposoby leczenia i przechowywaniu ich na chipach komputerowych. (Czyli w najwyższym stopniu zindywidualizowana medycyna.)

Chciałabym pokazać wam wideo paru modeli,

z którymi pracuję.

Wszystkie mają idealne wymiary i ani grama tłuszczu.

Wspomniałam już, że są cudowne?

I że są modelami naukowymi?

Jak może już zgadliście, zajmuję się inżynierią tkankową,

a to wideo przedstawia jedno z bijących serc,

które wytworzyłam w laboratorium.

I mamy nadzieję, że pewnego dnia te tkanki

posłużą jako części zamienne dla ludzkiego ciała.

Ale dziś opowiem wam o tym,

jak świetnymi modelami są te tkanki.

Pomyślmy o procesie wytwarzania leków.

Po opracowaniu formuły leku testuje się go laboratoryjnie, później na zwierzętach,

a później robi się esperyment kliniczny, można to nazwać testami na ludziach,

zanim lek trafi na rynek.

Zabiera to dużo czasu i pieniędzy,

a i tak, nawet jeśli lek trafi już na rynek, zdarza się,

że działa on w nieprzewidywalny sposób i ostatecznie szkodzi ludziom.

I im później się to okazuje, tym gorsze są konsekwencje.

Wszystko to sprowadza się do dwóch problemów. Po pierwsze, ludzie nie są szczurami,

po drugie, mimo tego, że jesteśmy bardzo do siebie nawzajem podobni,

te małe różnice między mną i tobą

mają ogromny wpływ na to jak metabolizujemy leki

i w jaki sposób te leki na nas działają.

Więc co by było gdybyśmy mieli lepsze modele w laboratoriach,

nie tylko lepsze w udawaniu nas od szczurów,

ale także odzwierciedlające naszą różnorodność?

Zobaczmy jak można to osiągnąć za pomocą inżynierii tkankowej.

Jedną z najważniejszych technologii jest coś,

co nazywa się indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste.

Zostały one opracowane dość niedawno w Japonii.

Dobra, indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste.

Pod wieloma względami przypominają embrionalne komórki macierzyste,

z wyjątkiem ich kontrowersji.

Indukujemy komórki, powiedzmy, komórki skóry,

dodając do nich trochę genów, hodując je,

a później je zbierając.

Czyli są to komórki skóry, które możemy wprowadzić,

przez rodzaj amnezji komórkowej, w stan embrionalny.

Więc pozbywamy się kontrowersji, to fajna rzecz numer jeden.

Fajna rzecz numer dwa: możesz z nich wyhodować każdy rodzaj tkanki:

mózg, serce, wątrobę, rozumiecie,

ale ze swoich własnych komórek.

Więc robimy model twojego serca, albo mózgu

na chipie.

Generowanie tkanek, których gęstość i zachowanie da się przewidzieć

to druga część i naprawdę zbliży to nas

do używania tych modeli przy produkcji nowych leków.

A tutaj widzicie schemat bioreaktora nad którym pracujemy w naszym laboratorium,

który pomoże nam wytwarzać tkanki w bardziej modułowy, mierzalny sposób.

Pójdźmy dalej: wyobraźcie sobie bardziej rozbudowaną wersję tego reaktora

z tysiącami fragmentów ludzkiej tkanki.

To byłoby jak robienie testów klinicznych na chipie.

Kolejna rzecz jeśli chodzi o indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste:

jeśli pobierzemy trochę komórek skóry od

kogoś z jakąś chorobą genetyczną

i wytworzymy z nich tkanki

możemy użyć technik inżynierii tkankowej

do wytworzenia w laboratorium modeli dla tych chorób.

Oto przykład z laboratorium Kevina Eggana z Harvardu.

Wygenerował neurony

z tych indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych

pobranych od pacjentów ze stwardnieniem zanikowym bocznym

i wydzielił z nich pojedyncze neurony, i co jest zdumiewające

te neurony też wykazują objawy choroby.

Więc z takimi modelami chorób, możemy walczyć

szybciej niż kiedykolwiek przedtem i zrozumieć te choroby lepiej

niż kiedykolwiek przedtem i może wynajdywać leki jeszcze szybciej.

To kolejny przykład komórek macierzystych charakterystycznych dla pacjenta,

które zostały wytworzone z komórek kogoś z retinopatią barwnikową.

To jest choroba polegająca na degeneracji siatkówki.

Ta choroba występuje w mojej rodzinie i mamy nadzieję,

że takie komórki pomogą nam znaleźć lekarstwo.

Niektórzy myślą, że te modele może wyglądają dobrze,

ale pytają: "Czy one są naprawdę tak dobre jak szczury?"

W końcu szczur jest całym organizmem,

ze ściśle współpracującymi ze sobą narządami.

Lek na serce może być metabolizowany w wątrobie

i niektóre produkty uboczne mogą odkładać się w tłuszczu.

Czy pamiętacie o tym przy tworzeniu tych modeli?

I to jest właśnie kolejny trend w naszej nauce.

Łącząc inżynierię tkankową z mikrofluidyką,

właśnie w tym kierunku się rozwijamy,

chcemy stworzyć model całego ekosystemu ciała,

z różnymi układami narządów, żeby można było

sprawdzić jak lek, który bierzesz na problemy z ciśnieniem

może wpłynąć na twoją wątrobę, lub jaki wpływ antydepresanty będą miały na twoje serce.

Takie układy są bardzo trudne do zbudowania, ale już zaczynamy to robić,

więc uważajcie.

Ale to jeszcze nie wszystko, bo jak lek już jest zatwierdzony,

inżynieria tkankowa może nam pomóc rozwinąć bardziej spersonalizowane leczenie.

To jest przykład, który może was kiedyś dotknąć,

mam nadzieję, że to się nigdy nie stanie,

bo wyobraźcie sobie, że kiedyś dostajecie taki telefon,

lekarz mówi wam, że możecie mieć raka.

Nie wolelibyście najpierw sprawdzić czy te leki, które

będziecie brać zadziałają w waszym przypadku?

To jest przykład z laboratorium Karen Burg, gdzie

zabarwiają komórki raka piersi

i badają ich rozwój i leczenie.

Niektórzy nasi koledzy na uniwersytecie Tuftsa mieszają modele

takie jak ten z kością wytworzoną w laboratorium, żeby zobaczyć jak rak

może się rozprzestrzeniać z jednej części ciała do drugiej,

i możecie sobie wybrazić, że te wielotkankowe układy

będą przedmiotem następnej generacji tego typu badań.

Więc myśląc o tych modelach, które właśnie omówiliśmy,

możecie zobaczyć, że inżynieria tkankowa

już szykuje się do tego, żeby zrewolucjonizować badania na lekach

na każdym ich etapie:

robimy modele chorób żeby opracować lepsze formuły leków,

rozbudowane układy ludzkiej tkanki pomogą nam zrewolucjonizować badania laboratoryjne,

ograniczyć testy na zwierzętach i testy kliniczne na ludziach,

zindywidualizowane leczenie , które zakłóca to,

co mogliśmy przedtem uważać za rynek.

W skrócie, w ogromnym stopniu przyspieszamy ten proces

między opracowaniem molekuły, a sprawdzeniem,

jak będzie się ona zachowywała w ludzkim ciele.

Sposób w jaki to robimy to w zasadzie transformacja

biotechologii i farmakologii w informatykę,

co pomaga nam szybciej wynajdować i oceniać leki,

taniej i bardziej efektywnie.

To zupełnie nowe znaczenie modeli przeciwko testom na zwierzętach, prawda?

Dziękuję.