Oamenii de ştiinţă au elaborat etapele necesare pentru a crea modele avansate de plămâni umani în laborator, cu scopul de a accelera descoperirea şi dezvoltarea de noi medicamente şi de a reduce testele pe animale.
Plămânii fabricaţi în laborator, cunoscuţi sub numele de organoizi sau mini-organe, sunt structuri 3D crescute din celule primare umane care imită organele reale din corp. Aceştia servesc drept teren de testare pentru cercetarea biomedicală.
Oamenii de ştiinţă spun că vor putea astfel reduce numărul de animale utilizate în cercetarea medicală, accelerând descoperirea de noi medicamente sau strategii inovatoare pentru tratarea bolilor.
Cercetătorii au construit două modele diferite de plămâni, dintre care unul imită faza întâi a studiilor clinice; un plămân sănătos pentru a studia siguranţa noilor medicamente.
Celălalt imită testele din faza a doua; un plămân bolnav, respectiv un model pentru boala pulmonară obstructivă cronică (BPOC), ceea ce le va permite cercetătorilor să studieze eficacitatea terapeutică a medicamentelor (Foto: Model de organoid pulmonar sub microscop, bolnav (stânga), sănătos, (dreapta). Credit: Phan et al).
„Luăm celule direct de la pacienţi şi apoi le construim în straturi, aşa cum există în interiorul corpului. Mai întâi avem celulele epiteliale, apoi fibroblastele - creăm literalmente un organ miniatural care seamănă foarte mult cu plămânul uman real", a explicat autorul principal, Wojciech Chrzanowski, profesor de nanomedicină în cadrul facultăţii de medicină şi farmacie din Sydney, Australia.
Profesorul Chrzanowski a declarat că modelele descrise în lucrare, sunt mai precise decât modelele tradiţionale, fiind unice pentru capacitatea lor de a emula condiţiile de mediu ale unui plămân uman.
În prezent, modele similare sunt utilizate în cadrul cercetărilor de compania biofarmaceutică AstraZeneca şi de Administraţia americană pentru alimente şi medicamente (FDA).
„Într-o cultură celulară tradiţională, se pun celulele într-un vas Petri şi se cultivă în condiţii statice, ceea ce este departe de ceea ce se întâmplă în corpul uman. Ceea ce facem noi este să creăm condiţii de mediu similare cu cele care există în corpul uman", a declarat dr. Huyen Phan de la universitatea din Sydney, care a condus cercetarea împreună cu colaboratori din Australia, Coreea de Sud şi China.
Potrivit omului de ştiinţă, modelele de laborator sunt cultivate şi menţinute în condiţiile micro-mediului din plămâni, cu aer pe o parte şi interfaţă lichidă în partea de jos, combinate cu un sistem de microcirculaţie, asemănător sistemului circulator uman (circulaţia sângelui în organism).
„Aceste două elemente combinate ajută la emularea condiţiilor unui plămân uman, ceea ce face ca modelele de laborator să fie mai precise", a menţionat cercetătorul.
Modelele de plămâni nu sunt utilizate doar în cazul descoperirii de medicamente. Ele pot fi personalizate în funcţie de fiecare pacient în parte şi pot fi folosite pentru a testa o serie de reacţii ale tratamentelor la nivelul plămânilor.
Modelele organoide mini-pulmonare pot fi folosite şi pentru a testa toxicitatea medicamentelor, a prafului de siliciu sau a poluanţilor atmosferici, cum cum sunt particulele generate în timpul incendiilor de vegetaţie din Australia, a precizat profesorul Chrzanowski.
„Deoarece putem lua celule direct de la pacienţi, putem construi un model propriu pacientului pentru a testa eficacitatea medicamentelor pe acesta", a explicat el.
Potrivit oamenilor de ştiinţă implicaţi în acest studiu, noile modele pulmonare ar putea avea un impact major asupra ştiinţei, permiţând descoperirea modului în care funcţionează diferite organe şi a modului de concepere a celor mai eficiente strategii terapeutice.
Potrivit cercetătorilor, avantajul uriaş al celor două modele pulmonare este reproductibilitatea, fiabilitatea şi capacitatea lor de a permite cercetări la scară largă într-un mod rentabil.
„Ele (modelele) accelerează procesul descoperirilor şi scurtează ajungerea acestora la nivel clinic, şi cresc substanţial încrederea noastră în moleculele pe care le creăm înainte de a le testa clinic", a declarat profesorul Chrzanowski.
Calendarul normal pentru transpunerea clinică a unui medicament este de aproximativ 10 până la 15 ani, dar atunci când sunt folosite modele organoide, acest timp poate fi redus substanţial, a mai spus profesorul.
Dezvoltarea acestor modele de plămâni aduce Australia în fruntea cercetării mini-organelor, a declarat profesorul Chrzanowski, care a solicitat înfiinţarea unui centru naţional pentru cercetarea medicală alternativă la metodele pe animale.
Australia a interzis testarea cosmeticelor pe animale în 2020, iar anul trecut, Statele Unite au adoptat o lege care a pus capăt obligativităţii ca noile medicamente să fie testate pe animale.
