Tidak banyak penemuan yang mahal untuk dibuat atau mungkin gagal seperti obat baru.
Diperkirakan, rata-rata, mengembangkan dan menguji obat farmasi baru sekarang memakan waktu 10 tahun dan biaya hampir $ 1, 4 miliar. Sekitar 85 persen tidak pernah berhasil melewati uji klinis awal, dan dari yang melakukannya, hanya setengah yang benar-benar disetujui oleh FDA untuk masuk pasar. Itulah salah satu alasan mengapa obat bius harganya sangat mahal.
Sekarang, kabar baiknya. Para ilmuwan yang berfokus pada bagaimana meningkatkan peluang keberhasilan dan mempercepat proses sambil menjaga keamanan obat-obatan telah mengembangkan inovasi yang menjanjikan: "organ-organ dalam sebuah chip." pada perangkat kira-kira seukuran memory stick komputer.
Lompatan maju terbaru datang dari tim insinyur biomedis di University of Toronto. Awal pekan ini, dalam sebuah artikel di jurnal Nature Materials, para ilmuwan ini menjelaskan bagaimana mereka bisa mendapatkan jaringan jantung dan hati untuk tumbuh di perancah kecil tiga dimensi, dilumuri dengan pembuluh darah buatan setipis rambut, dan kemudian perhatikan fungsi organ seperti yang akan terjadi di dalam tubuh manusia.
Mereka menyebut perangkat mereka AngioChip, dan menurut ketua tim, Milica Radisic, potensinya melampaui revolusi dalam proses pengujian obat. Dia membayangkan suatu hari ketika itu dapat ditanamkan dalam tubuh manusia untuk memperbaiki organ yang sakit atau rusak.
"Ini benar-benar multifungsi, dan memecahkan banyak masalah di ruang teknik jaringan, " kata Radisic, seorang profesor di Institut Biomaterial & Teknik Biomedis universitas, dalam siaran pers. "Ini benar-benar generasi penerus."
Membangun organ mini
Para peneliti sudah dapat menumbuhkan jaringan organ di laboratorium, tetapi umumnya di piring datar, dan menghasilkan model dua dimensi yang berbeda dari apa yang sebenarnya terjadi di dalam diri kita. Itu membatasi seberapa banyak peneliti dapat belajar tentang efektivitas dan risiko menggunakan obat baru untuk merawat organ tertentu.
Tetapi teknologi seperti AngioChip memberikan versi organ manusia yang lebih realistis, jika mungil, dan itu, kata Radisic, akan memungkinkan para peneliti untuk mengidentifikasi sejak dini obat-obatan yang pantas untuk dipindahkan ke uji klinis. Ini juga dapat sangat mengurangi kebutuhan untuk mengujinya pada hewan.
Membangun perangkat itu bukan tantangan kecil. Mahasiswa pascasarjana Boyang Zhang pertama-tama harus menggunakan teknik yang disebut 3D stamping untuk membuat lapisan polimer yang sangat jelas dan fleksibel. Setiap lapisan berisi pola saluran yang tidak lebih lebar dari rambut manusia. Ini akan berfungsi sebagai pembuluh darah organ.
Dia kemudian secara manual menumpuk lapisan dan menggunakan sinar UV untuk menyebabkan reaksi kimia yang menyatukannya. Itu menciptakan perancah di mana organ akan tumbuh. Untuk melihat apakah penemuan mereka benar-benar berhasil, para peneliti menanamkannya pada tikus. Mereka senang melihat darah melewati saluran sempit perangkat tanpa pembekuan.
Mereka kemudian memandikan AngioChip dalam cairan yang diisi dengan sel-sel jantung manusia yang hidup. Segera, sel-sel itu mulai tumbuh di dalam dan di luar pembuluh darah buatan seperti yang terjadi di tubuh manusia. Ketika sel-sel terus tumbuh selama bulan berikutnya, perangkat yang fleksibel mulai bertindak seperti organ yang sebenarnya, akhirnya berkontraksi dan berkembang dalam ritme yang stabil, seperti detak jantung.
"Apa yang membuat AngioChip unik adalah bahwa kami membangun sistem pembuluh darah di jaringan, " jelas Zhang. "Jaringan pembuluh ini akan, di masa depan, membantu kita untuk menghubungkan beberapa organ bersama seperti bagaimana organ kita dihubungkan bersama dalam sistem darah kita."
Mengganti transplantasi?Para insinyur membuat hati pada sebuah chip dengan cara yang sama. Belakangan, ia juga mulai berperilaku seperti manusia, menghasilkan urea, senyawa utama dalam urin, dan juga memetabolisme obat-obatan. Akhirnya, para ilmuwan akan dapat menghubungkan keping-keping organ yang berbeda untuk melihat tidak hanya bagaimana suatu obat akan mempengaruhi masing-masing organ, tetapi juga dampaknya pada keduanya pada saat yang bersamaan.
Atau, seperti yang disarankan Radisic, tumor dan sel-sel jantung dapat dihubungkan bersama untuk melihat obat mana yang dapat menghancurkan tumor tanpa merusak jantung.
"Pembuluh terkecil di jaringan ini hanya selebar rambut manusia, tetapi darah masih bisa mengalir dengan mudah melalui mereka, " kata Radisic. "Ini berarti bahwa kita akan dapat membangun tumor manusia pada hewan menggunakan platform ini untuk membantu temukan obat anti kanker baru yang lebih efektif. "
Jelas, organ yang tumbuh di laboratorium memiliki potensi untuk membawa lebih banyak presisi dan kecepatan untuk proses pengujian obat. Tetapi begitu AngioChip dapat ditanamkan pada manusia, Radisic mencatat, itu bisa menggantikan kebutuhan untuk transplantasi organ dari orang lain. Sebagai gantinya, organ dapat ditumbuhkan dengan sel yang diambil dari inang, yang secara signifikan dapat menurunkan risiko penolakan.
Rata-rata, 21 orang meninggal setiap hari karena organ yang cocok tidak tersedia untuk transplantasi.
Langkah selanjutnya untuk tim Universitas Toronto adalah bekerja sama dengan pabrikan untuk mengembangkan proses membangun beberapa AngioChips pada saat yang bersamaan. Saat ini, mereka dibuat dengan tangan, satu per satu.
