Nina Tendon (Nina Tandon): Da li nas inženjering tkiva vodi ka personalizovanoj medicini?

Pokazaću vam video snimak pojedinih modela na kojima radim. Savršene su veličine i nemaju trunke sala. Da li sam već spomenula da su savršeni? I da su to naučni modeli? (Smeh)

Verovatno ste već shvatili da se bavim inženjeringom tkiva, a ovo je video snimak srca koje kuca, proizvela sam ga u laboratoriji. Nadamo se da ćemo jednog dana ova tkiva koristiti za zamenu organa u ljudskom telu. Danas ću vam objasniti zašto su ova tkiva odlični laboratorijski modeli.

Hajde da porazmislimo o testiranju lekova. Neophodno je da smislite lek, odradite testiranja u laboratoriji, testiranja na životinjama i kliničke studije, tj. testiranja na ljudima, pre nego što lek izađe na tržište. To zahteva mnogo novca i vremena i ponekad, tek kada lek izađe na tržište uočimo mehanizam delovanja koji nije očekivan i šteti ljudima. Što kasnije ustanovimo loše strane, veće su i posledice.

Sve se svodi na dva problema. Prvo, ljudi nisu pacovi i drugo, bez obzira na sve sličnosti među nama, baš te male razlike između vas i mene značajno utiču na način obrade leka i na to kako ti lekovi utiču na nas.

A ako bismo imali bolje modele u samoj laboratoriji koji bi nas predstavili bolje nego pacovi, kao i razlike među nama? Hajde da vidimo kako se to može postići uz pomoć inženjeringa tkiva.

Jedna od ključnih tehnologija za to su takozvane indukovane pluripotentne matične ćelije. Nedavno su razvijene u Japanu. Znači, indukovane pluripotentne matične ćelije. U mnogome podsećaju na embrionalne matične ćelije, ali ih ne prate kontroverze. Indukujemo ćelije, na primer ćelije kože, tako što im dodamo nekoliko gena, gajimo ih i potom ih sakupimo. Prosto možemo da prevarimo te ćelije kože da se vrate u embrionalno stanje, to je kao ćelijska amnezija. Dakle, ništa nije konroverzno, što je super stvar broj jedan. Super stvar broj dva, možete od njih uzgajati bilo koji tip tkiva: mozak, srce, jetru ... shvatili ste već i to sa vašim ćelijama. Tako da možemo da modeliramo vaše srce, vaš mozak na čipu.

Pravljenje tkiva tačno određene gustine i ponašanja je drugi deo slagalice. To će biti ključno za upotrebu ovih modela u procesu otkrivanja lekova. Ovo je shematski prikaz bioreaktora koji razvijamo u našoj laboratoriji, a treba da nam pomogne da stvaramo tkiva na modularan i merljiv način. Nadalje, zamislite sada masivnu, paralelnu verziju reaktora koji sadrži hiljade delova ljudskog tkiva. To bi bilo kliničko istraživanje na čipu.

Druga prednost indukovanih pluripotentnih matičnih ćelija je u tome što ukoliko uzmemo ćelije kože od ljudi koji boluju od određene genetičke bolesti i napravimo tkiva od njih, onda možemo uz pomoć tehnika inženjeringa tkiva napraviti modele tih bolesti u laboratoriji. Ovo je primer koji je razvila laboratorija Kevina Igana na Harvardu. Oni su proizveli neurone od indukovanih pluripotentnih matičnih ćelija, od ćelija pacijenata koji pate od Lu Gerigove bolesti. Dakle, ćelije su diferencirali u neurone i fantastično je to što su ti neuroni takođe pokazivali simptome bolesti. Dakle, uz pomoć takvih modela možemo se efikasnije boriti nego ikada pre, možemo bolje razumeti bolesti nego ranije i možda možemo otkriti brže i same lekove. Ovo je takođe primer upotrebe matičnih ćelija pacijenata, a ćelije su izolovane iz osobe koja boluje od retinitis pigmentoze. Ovde se radi o propadanju retine. Članovi moje porodice pate od te bolesti i zaista se nadamo da će nam ovakve ćelije pomoći da nađemo lek.

Neki ljudi misle da sve to dobro zvuči i da su modeli dobri, ali se pitaju: "Da li su zaista dobri koliko i pacovi?" Pacov je organizam, naposletku, tu postoji čitava mreža međusobno povezanih organa. U jetri se obrađuje lek koji deluje na srce i pojedini sporedni proizvodi mogu biti uskladišteni u masnom tkivu. Zar u radu sa tim napravljenim modelima ne propuštate te interakcije? To je drugi pravac razvoja ovog polja. Naučnici to pokušavaju da uspostave kombinujući inženjering tkiva i sistem mirkofluida. Na taj način modeliramo čitav ekosistem tela, povezani sistem brojnih organskih sistema, kako bismo mogli da testiramo način na koji lek koji utiče na krvni pritisak, može da utiče na vašu jetru ili kako antidepresivi utiču na vaše srce. Nije lako uspostaviti te sisteme, ali sada smo na dobrom putu da u tome uspemo, zato pratite novosti.

To nije sve jer jednom kada dođe do odobrenja leka, tehnike inženjeringa tkiva mogu nam pomoći da razvijemo personalizovane tretmane. Možda ćete jednog dana razmišljati o ovom primeru, mada se nadam da se to neće desiti. Zamislite da vas neko pozove i saopšti vam loše vesti da možda bolujete od raka. Zar ne biste pre proverili da li lekovi protiv raka koji su vam prepisani zaista deluju efektivno na vas? Ovo je primer rada iz laboratorije Karen Burg, oni se koriste tehnologijom štampanja kako bi odštampali ćelije raka dojke i tako izučavali razvoj bolesti i njen tretman. Naše kolege na Tufts univerzitetu kombinuju modele kao što su modeli tkivnog inženjeringa, kako bi studirali na koji način se ćelije raka šire od jednog organa u telu do drugog. Možete zamisliti sledeća generacija ovog tipa izučavanja će se zasnivati na čipovima koji oslikavaju mnogobrojna tkiva.

Razmišljajući o modelima o kojima smo upravo pričali možete uvideti da će u budućnosti inženjering tkiva sigurno dovesti do revolucije u procesu razvoja lekova na svakom pojedinačnom koraku na tom putu: modeli bolesti koji će omogućiti sintezu boljih lekova, masivne, paralelne modele ljudskih tkiva koji će u laboratorijskom testiranju smanjjiti broj testiranja na životinjama i ljudima i razviće se terapije podešene prema pojedincu, koje utiču na ono što smatramo tržištem. U suštini, značajno ubrzavamo taj međusobni odnos između razvoja određenog molekula i saznanja kako to utiče na ljudsko telo. Način na koji to činimo u prinicipu potpuno menja biotehnologiju i farmakologiju u informacione tehnologije i pomaže nam da brže, jeftinije i efektivnije otkrijemo i proučimo lekove. Daje novo značanje modelima protiv testiranja na životinjama, zar ne? Hvala vam. (Aplauz)