Nina Tandon: Kunne vævsopbygning betyde individualiseret medicin?

Jeg vil gerne vise jer et filmklip af nogle af modellerne jeg arbejder med. De har alle den perfekte størrelse, og de har ikke et gram fedt. Fik jeg nævnt at de er dejlige? Og de er videnskabelige modeller? (Griner)

Som I måske har gættet, er jeg vævs ingeniør, og dette er et filmklip af noget af det bankende hjerte som jeg har udviklet i laboratoriet. Og vi håber at disse væv en dag kan bruges som reservedele til den menneskelige krop. Men det jeg vil fortælle jer om i dag er hvordan disse stykker væv kan være glimrende modeller.

Jamen, lad os tænke på lægemiddels-bedømmelses-processen et øjeblik. Man går fra lægemiddelformulering,laboratorietest, dyreforsøg, og så kliniske forsøg, som man kunne kalde menneskelige forsøg, før lægemidlerne kommer på markedet. Det koster mange penge, meget tid, og nogle gange, selv når et lægemiddel kommet på markedet, opfører det sig uforudsigeligt og skader faktisk mennesker. Og jo senere det fejler, jo værre er konsekvenserne.

Det kan koges ned til to punkter. Et, mennesker er ikke rotter, og to, på trods af vores utrolige ligheder med hinanden, har de små forskelle mellem dig og mig faktisk en kæmpe indvirkning på hvordan vi metaboliserer lægemidler og hvordan disse lægemidler påvirker os.

Så hvad hvis vi havde bedre modeller i laboratoriet der ikke kun kunne efterligne os bedre end rotter men også afspejle vores forskelligheder? Lad os se hvordan vi kan gøre det med vævsopbygning.

En af de væsentligste teknologier, der er virkelig vigtig, er det der hedder inducerede pluripotente stamceller. De blev for nylig udviklet i Japan. Okay, inducerede pluripotente stamceller. De er meget lig embryoniske stamceller men uden kontroverserne. Vi inducerer celler, okay, lad os sige, hudceller, ved at tilføje et par gener til dem, dyrke dem, og så høste dem. Så de er hudceller der kan snydes, lidt ligesom cellulært hukommelsestab, tilbage til en fostertilstand. Så uden kontroversen, det er den første fede ting. Den anden fede ting, er at man kan dyrke enhver type væv ud af dem: hjerne, hjerte, lever, I forstår det, men ud af dine celler. Så vi kan lave en model af dit hjerte, din hjerne på en chip.

At udvikle væv med en forudsigelig densitet og opførsel er det andet stykke, og vil være virkelig væsentlig for at få disse modeller brugt til opdagelsen af lægemidler. Og dette er et skema over en bioreaktor som vi udvikler i vores laboratorium for at hjælpe med at udvikle væv på en mere modulær, skalerbar måde. Derudover, forestil jer en massiv parallel version af dette med tusindevis af menneskelige vævsdele. Det ville være ligesom at have kliniske forsøg på en chip.

Men en anden ting ved disse inducerede pluripotente stamceller er at hvis vi tager nogle hudceller, for eksempel, fra mennesker med en genetisk sygdom og vi udvikler væv af dem, så kan vi faktisk bruge væv-udviklings teknikker til at generere modeller af de sygdomme i laboratoriet. Her er et eksempel fra Kevin Eggans laboratorium ved Harvard. Han genererede neuroner af disse inducerede pluripotente stamceller fra patienter der har Lou Gehrigs sygdom, og han adskilte dem til neuroner, og det der er forbløffende er at disse neuroner også viste symptomer på sygdommen. Så med disse sygdoms modeller, kan vi kæmpe imod hurtigere end nogensinde før, og forstå sygdommen bedre end nogensinde før, og måske udvikle lægemidler hurtigere. Dette er et andet eksempel på patient specifikke stamceller der blev udviklet fra en med retinitis pigmentosa. Dette er degeneration af nethinden. Det er en sygdom der ligger til min familie, og vi håber virkelig at celler som disse vil hjælpe os med at finde en kur.

Så nogle mennesker mener at disse modeller lyder gode, men spørger, "Jamen, er disse virkelig lige så gode som rotten?" Rotten er en hel organisme, trods alt, med interagerende netværker af organismer. Et lægemiddel til et hjertet kan metaboliseres i leveren, og nogle af biprodukterne kan blive opbevaret i fedtet. Går man ikke glip af alt det med vævs konstruerede modeller? Jamen, dette er en anden trend i feltet. Ved at kombinere vævs konstruerende teknikker med mikrofluidik, udvikler feltet sig faktisk i den retning, en model af hele kroppens økosystem, komplet med adskillige organsystemer for at være i stand til at teste hvordan et lægemiddel man måske tager mod ens blodtryk kan påvirke ens lever eller et antidepressiv kan påvirke ens hjerte. Disse systemer er virkelig svære at bygge, men vi er lige begyndt at kunne nå dertil, så, hold øje.

Men det er ikke engang det hele, fordi når et lægemiddel er godkendt, kan de vævsopbyggende teknikker faktisk hjælpe os med at udvikle mere individualiserede behandlinger. Dette er et eksempel som I måske vil bekymre jer om en dag, og det håber jeg I aldrig gør, fordi forestil jer, hvis I nogensinde får den opringning der giver en den dårlige nyhed, at man måske har kræft. Ville I ikke hellere teste for at se om de kræft lægemidler I skal til at tage virker mod Jeres kræft? Dette er et eksempel fra Karen Burgs laboratorium, hvor de bruger inkjet teknologi til at printe brystkræft celler og studere deres progression og behandlinger. Og nogle af vores kolleger ved Tufts blander modeller som disse med vævs konstruerede knogler for at se hvordan kræft kan sprede sig fra en del af kroppen til den næste, og man kan forestille sig denne slags multi-vævs chips som værende den næste generation af denne slags studier.

Så med tanke på modellerne vi lige har drøftet, kan I se, fremadrettet, at vævsopbygning faktisk er klar til at hjælpe med at revolutionere lægemiddel bedømmelse på hvert skridt hen af vejen: sygdoms modeller der laver bedre udarbejdelser af lægemidler, massivt parallelle menneskelige vævs modeller der hjælper med at revolutionere test i laboratorier, reducerer dyreforsøg og menneskelige forsøg i kliniske afprøvninger, og individualiserede behandlinger der afbryder hvad vi overhovedet forstår som et marked i det hele taget. I bund og grund fremskynder vi dramatisk den feedback mellem at udvikle et molekule og at lære om hvordan det opfører sig i den menneskelige krop. Vores process for at gøre dette transformerer dybest set bioteknologi og farmakologi til en informations teknologi, der hjælper os med at opdage og evaluere lægemidler hurtigere, billigere og mere effektivt. Det giver ny mening til modeller imod dyreforsøg, gør det ikke? Tak. (Bifald)