Svake godine, više od 100 milijuna životinja koristi se u laboratorijskim eksperimentima diljem svijeta science.rspca.org.uk. Ipak, unatoč ovom opsegu testiranja na životinjama, oko 90% kandidata za lijekove koji se čine obećavajućima na životinjama na kraju ne uspije u ispitivanjima na ljudima cen.acs.org. Pojavljuje se organ-on-a-chip tehnologija – vrhunska alternativa koja ima za cilj imitirati ljudske organe na mikročipovima i dramatično poboljšati testiranje lijekova bez potrebe za laboratorijskim životinjama. Ovi sićušni uređaji, obloženi živim ljudskim stanicama, mogu ponovno stvoriti ključne funkcije srca, pluća, jetre i drugih organa, nudeći platformu za testiranje koja je relevantnija za ljude. Regulatori i znanstvenici to primjećuju: novi zakoni i politike potiču metode bez životinja, tvrtke se natječu u razvoju organ-on-chip sustava, a stručnjaci ovu metodu nazivaju potencijalnim prekretnicom za medicinu i dobrobit životinja. U ovom izvješću objasnit ćemo što je organ-on-a-chip tehnologija, kako funkcionira, najnovija znanstvena otkrića, njezine prednosti u odnosu na tradicionalno testiranje na životinjama, izazove koji slijede, globalni regulatorni razvoj, aktivnosti industrije i etičke implikacije budućnosti s testiranjem lijekova bez životinja.
Što je organ-on-a-chip tehnologija i kako funkcionira?
Organ-on-a-chip (OOC) je minijaturni uređaj, često veličine USB sticka ili stakalca za mikroskop, koji sadrži sićušne šuplje kanale obložene živim ljudskim stanicama kako bi simulirao funkcije pravog organa cen.acs.org, clarivate.com. U suštini, istraživači smještaju ljudske stanice (na primjer, stanice pluća, jetre, mozga itd.) u mikroinženjersku komoru koja pruža 3D okruženje slično ljudskom tijelu. Ove komore dio su mikrofluidne mreže – sićušnih kanala kroz koje kontinuirano teku hranjive tvari, kisik i biokemijski signali, slično kao što krv teče kroz žile nist.gov. Mikročip također može uključivati mehaničke sile kako bi oponašao pokrete organa: na primjer, lung-on-a-chip može ritmički rastezati i opuštati staničnu membranu kako bi simulirao pokrete disanja gao.gov.
Uređaji organ-na-čipu nisu elektronički silicijski čipovi, već prozirni fleksibilni polimeri na kojima stanice mogu rasti i međusobno djelovati. Oni stvaraju “minijaturizirano fiziološko okruženje” za stanice, što znači da stanice doživljavaju uvjete (protok tekućine, prehranu, mehanički stres) slične onima unutar stvarnog ljudskog organa nist.gov. Budući da se može uključiti više tipova stanica, organ-čip može replicirati složena tkivna sučelja. Na primjer, plućni čip može imati sloj alveolarnih stanica s jedne strane porozne membrane i stanice kapilarnih krvnih žila s druge strane, omogućujući interakciju baš kao u pravom pluću. Jetra-na-čipu može uključivati hepatocite (stanice jetre) zajedno s potpornim endotelijalnim stanicama i imunološkim stanicama (Kupfferove stanice) kako bi oponašala mikroarhitekturu jetre clarivate.com. Ovi čipovi se održavaju na životu u inkubatorima, a senzori ili mikroskopi mogu pratiti kako “mini organ” reagira na lijekove, kemikalije ili bolesti u stvarnom vremenu.
Imitirajući mikrookruženje ljudskog organa, organ-čipovi omogućuju istraživačima da izravno promatraju odgovore ljudskih stanica bez izlaganja žive osobe ili životinje riziku nist.gov. U praksi, oni služe kao most između konvencionalnih in vitro testova (stanice u posudi) i in vivo testova (životinje), nudeći kontrolirani sustav testiranja temeljen na ljudima. “To se zove organ-na-čipu i uključuje uzgoj pravog tkiva iz ljudskog organa na maloj strukturi koja oponaša ono što bi to tkivo organa doživjelo unutar tijela”, objašnjava izvješće američkog Nacionalnog instituta za standarde i tehnologiju nist.gov. Nada je da će ovi čipovi točnije predvidjeti kako neki lijek utječe na ljudske organe nego što to mogu životinjski modeli. Znanstvenici su već izradili čipove za mnoge pojedinačne organe – pluća, jetru, srce, bubrege, crijeva, mozak, kožu i druge – pri čemu svaki hvata ključne aspekte biologije tog organa clarivate.com.
Posebno je značajno da istraživači također kombiniraju više organ čipova zajedno kako bi simulirali veće dijelove ljudske fiziologije. Ovi multi-organ “body-on-a-chip” sustavi povezuju mikrofluidni protok krvi nekoliko odjeljaka organa, tako da izlaz jednog čipa (npr. metabolizam lijeka u jetri) prelazi u ulaz drugog (npr. učinak na srce ili bubrege) gao.gov. U jednom revolucionarnom prikazu, tim sa Sveučilišta Columbia povezao je četiri ljudska tkiva organa (srce, jetra, kost i koža) na jednom čipu s cirkulirajućom tekućinom koja oponaša krv i imunološkim stanicama, učinkovito stvarajući minijaturni model ljudske fiziologije engineering.columbia.edu. Cijeli uređaj bio je veličine stakalca za mikroskop, ali je ipak održavao tkiva na životu i omogućio njihovu komunikaciju tjednima – što je veliki korak prema modeliranju složenih, sistemskih bolesti izvan tijela. “Ovo je za nas ogromno postignuće… napokon smo razvili ovu platformu koja uspješno prikazuje biologiju interakcija organa u tijelu,” rekla je voditeljica projekta, profesorica Gordana Vunjak-Novaković engineering.columbia.edu. Takvi napreci nagovještavaju budućnost u kojoj bi se “human-on-a-chip” mogao koristiti za testiranje kako novi lijek može utjecati na više organskih sustava prije nego što mu bude izložen bilo koji čovjek ili životinja.
Nedavni proboji i znanstveni napreci
Tehnologija organ-na-čipu brzo je napredovala od koncepta do stvarnosti tijekom posljednjeg desetljeća, a posljednjih godina svjedočimo izvanrednim probojima. Jedan od napredaka koji je privukao pažnju bio je razvoj višestrukih organ-na-čipu, kao što je gore spomenuto. Godine 2022. znanstvenici su izvijestili o prvom plug-and-play višestrukom organ-na-čipu s nekoliko zrelih ljudskih tkiva međusobno povezanih vaskularnim protokom engineering.columbia.edu. Ovaj sustav omogućio je različitim tkivima organa da međusobno “komuniciraju” kemijski, baš kao što to čine u našim tijelima. Značajno je da su sva tkiva potjecala iz istih ljudskih matičnih stanica, što znači da je čip učinkovito oponašao biologiju određenog pacijenta – otvarajući vrata istinski personaliziranom testiranju lijekova u budućnosti engineering.columbia.edu. Sposobnost održavanja funkcionalnosti više organa tjednima na čipu ogroman je tehnički iskorak; to je zahtijevalo inovativna rješenja kako bi se svakom tkivu omogućilo optimalno okruženje, a da se pritom i dalje razmjenjuju signali kroz zajednički “krvotok” na čipu engineering.columbia.edu. Ovaj napredak privukao je pažnju jer može modelirati složene bolesti (poput širenja raka kroz više organa ili interakcija lijekova između srca i jetre) koje čipovi s jednim organom ne mogu obuhvatiti.
Osim integracije više organa, istraživači proširuju mogućnosti modela organ-na-čipu i na druge načine. Na primjer, novi dizajni čipova sve više uključuju senzore i tehnike snimanja koje omogućuju kontinuirano praćenje odgovora tkiva (poput električne aktivnosti srčanih stanica ili razine kisika u plućnom čipu) u stvarnom vremenu. Također se teži integraciji umjetne inteligencije (AI) i računalnih modela s organ-na-čipu. AI algoritmi mogu pomoći u dizajniranju prediktivnijih eksperimenata i analizi složenih podataka koje organ-na-čipu proizvode clarivate.com. Nedavni članak navodi da napredak u AI poboljšava dizajn eksperimenata i interpretaciju podataka za organ-na-čipu, što sugerira da bi pametni algoritmi mogli optimizirati način na koji koristimo ove čipove za točnije predviđanje učinaka lijekova clarivate.com.
Znanstvenici također istražuju 3D-bioprinting tehnike za izradu organ-on-chip sustava s još većim stupnjem realizma blogs.rsc.org. Bioprintanje može stvoriti trodimenzionalne strukture tkiva (poput minijaturnih tumora ili dijelova srčanog mišića) koje se zatim postavljaju u čipove, kombinirajući prednosti inženjerstva tkiva s mikrofluidikom. U međuvremenu, u tijeku su napori za postizanje standardizacije u ovom novom području kako bi rezultati bili usporedivi među laboratorijima. Početkom 2024. radna skupina pod vodstvom NIST-a objavila je smjernice za standardizaciju dizajna i mjerenja organ-on-a-chip sustava, napominjući da su mnoge grupe koristile različite protokole, pa čak i terminologiju, što je otežavalo usporedbu rezultata nist.gov. Uspostavljanjem zajedničkih standarda i najboljih praksi, zajednica želi ubrzati razvoj i osigurati da su podaci s organ-chipova dovoljno pouzdani za široku upotrebu.
Ključno je da organ-on-a-chip sustavi nisu samo laboratorijske zanimljivosti – oni već donose znanstvene uvide i u nekim slučajevima nadmašuju starije modele. Na primjer, studije su pokazale da organ-chipovi mogu replicirati ljudske specifične reakcije na lijekove koje su izostale u testovima na životinjama. U jednoj studiji, bubreg-na-čipu je točno predvidio toksičnost lijeka za bubrege koji se činio sigurnim u životinjskim ispitivanjima, ali je kasnije izazvao štetu kod ljudi clarivate.com. Drugi tim koji je koristio krvnu-žilnu-na-čipu uspio je otkriti sklonost određenog lijeka-antitijela da uzrokuje opasne krvne ugruške – nuspojavu koja se pojavila samo u ljudskim ispitivanjima, a ne u testovima na životinjama, ali je model na čipu uspješno reproducirao clarivate.com. Ovakva otkrića pružaju dokaz da organ-chipovi mogu otkriti učinke lijekova koje tradicionalne metode zanemaruju. Istraživači su razvili organ-on-chip modele za bolesti u rasponu od plućnih infekcija do Alzheimerove bolesti i raka, omogućujući eksperimente na ljudskim tkivnim analogima tih stanja. Kao primjer, moždani organoidni čipovi (ponekad zvani “mini-moždani čipovi”) koriste se za proučavanje sigurnosti neuroloških lijekova: farmaceutska studija pokazala je da ljudski mini-moždani model može pouzdano prepoznati neurotoksične nuspojave desetaka poznatih lijekova cen.acs.org. Brzi napredak takvih mikrofizioloških sustava daje znanstvenicima nove alate za istraživanje biologije i testiranje tretmana na načine koji prije nekoliko godina nisu bili mogući.
Prednosti u odnosu na tradicionalno testiranje na životinjama
Tehnologija organ-on-a-chip nudi velike prednosti u odnosu na tradicionalno testiranje na životinjama, rješavajući mnoge nedostatke i zabrinutosti koje su dugo mučile istraživanja temeljena na životinjama. Prije svega, tu je pitanje relevantnosti za ljude. Budući da organ čipovi koriste stvarne ljudske stanice i oponašaju aspekte funkcije ljudskih organa, njihovi rezultati često su izravnije primjenjivi na ljudske pacijente. Suprotno tome, čak i najbolji životinjski modeli mogu se razlikovati od ljudi na ključne načine. Lijekovi koji djeluju na miševima često ne uspijevaju kod ljudi, a opasne nuspojave možda se neće pojaviti kod životinja zbog razlika među vrstama. Zapravo, oko 9 od 10 kandidata za lijekove koji prođu testove na životinjama na kraju ne uspiju u kliničkim ispitivanjima na ljudima zbog razloga sigurnosti ili učinkovitosti cen.acs.org. Ova visoka stopa neuspjeha snažan je pokazatelj da su životinjski modeli nesavršene zamjene za ljudsku biologiju. “Ljudski mozak je nevjerojatno složen… Životinje jednostavno nemaju mozak koji je išta blizu ljudskom,” napominje Alif Saleh, izvršni direktor tvrtke za organoid-on-chip. “Ideja da mišji mozak ili mozak štakora… može predvidjeti kako bi ljudski mozak reagirao na određeni lijek – nije vjerodostojna” cen.acs.org. Testiranjem na tkivima dobivenim od ljudi u organ čipovima, istraživači mogu dobiti rezultate koji su prediktivniji za ono što će se dogoditi kod stvarnih pacijenata, osobito za složene organe specifične za ljude poput mozga.
Ovi uvidi relevantni za ljude imaju stvarne implikacije za sigurnost lijekova. Organ čipovi već su pokazali sposobnost otkrivanja toksičnih učinaka koje su životinje propustile. Na primjer, studija o ljudskoj jetri-na-čipu uspjela je identificirati 87% poznatih lijekova koji uzrokuju oštećenje jetre kod ljudi cen.acs.org, što je rezultat koji značajno nadmašuje rezultate testiranja na životinjama. Čipovi također mogu uključivati stanice specifične za pacijenta (kao što su inducirane pluripotentne matične stanice bolesnog pacijenta), omogućujući testiranje odgovora na lijekove na modelima koji odražavaju genetske i bolesti idiosinkrazije stvarnih skupina pacijenata. To bi moglo smanjiti rizik od neočekivanih nuspojava kada lijek uđe u klinička ispitivanja.
Još jedna velika prednost je brzina i učinkovitost. Tradicionalna ispitivanja sigurnosti lijekova na životinjama mogu potrajati godinama i koštati milijune dolara po spoju theregreview.org. Održavanje kolonija laboratorijskih životinja, provođenje dugotrajnih studija i analiza rezultata je spor i skup proces. Sustavi organ-na-čipu, jednom postavljeni, često mogu proizvesti podatke brže i s manjim količinama ispitivanog lijeka. Automatizirani očitavanja i platforme za visokoprotočno testiranje čipova (s mnogo paralelnih mikro-organskih testova na ploči) razvijaju se kako bi se spojevi mogli ispitivati mnogo brže nego korištenjem životinja. Iako se tehnologija još uvijek razvija, postoji nada da bi niz ljudskih organskih čipova jednog dana mogao zamijeniti višemjesečna ispitivanja na životinjama s bržim in vitro testovima, štedeći i vrijeme i resurse u razvoju lijekova. Studija koju je citirala FDA pokazala je da su računalni modeli ljudskih srčanih stanica predvidjeli određene nuspojave na srce s 89% točnosti, u usporedbi sa samo 75% točnosti u testovima na životinjama clarivate.com, što naglašava potencijal novih metoda da budu ne samo brže, već i točnije od životinjskog “zlatnog standarda”. Kako se ovi modeli organ-na-čipu nastave poboljšavati, mogli bi znatno smanjiti skupe neuspjehe lijekova u kasnim fazama identificiranjem problematičnih spojeva rano u procesu.
S etičkog i društvenog gledišta, smanjenje korištenja životinja samo po sebi je značajna korist. Svake godine nebrojeni štakori, miševi, psi, primati i druge životinje bivaju žrtvovane u laboratorijima, često doživljavajući bol ili stres theregreview.org, science.rspca.org.uk. Zamjena čak i dijela tih testiranja studijama na organ-na-čipu znači manje povrijeđenih osjetilnih bića. Ovo je u skladu s dugogodišnjim načelom “3R” u znanosti (Zamjena, Smanjenje, Pročišćavanje korištenja životinja) clarivate.com. Društvo sve više zahtijeva metode testiranja bez okrutnosti – trend koji se odražava u pritisku potrošača i zakonodavstvu (na primjer, zabrana kozmetike testirane na životinjama u EU i novi zakoni koji potiču alternative u ispitivanju lijekova). Tehnologija organ-na-čipu izravno odgovara na etički poziv za zamjenu pokusa na životinjama humanijim alternativama, bez kompromisa po pitanju sigurnosti. Zapravo, obećava dobitak za obje strane: bolju zaštitu za ljude i za životinje. Testiranje na životinjama također je ograničeno etičkim ograničenjima koja čipovi koji oponašaju ljudske organe nemaju – istraživači mogu, u teoriji, koristiti organske čipove za ispitivanje viših doza ili rizičnijih scenarija koji se nikada ne bi mogli etički provesti na životinjama ili ljudima, potencijalno otkrivajući opasnosti sveobuhvatnije.
Na kraju, organi-na-čipu mogu zabilježiti aspekte ljudske biologije koje testiranja na životinjama često ne mogu. Oni omogućuju izravno promatranje odgovora ljudskih stanica pod mikroskopom ili putem senzora, što nije moguće unutar tijela žive životinje. Istraživači mogu promatrati kako se imunološke stanice kreću preko stijenke krvne žile na čipu ili mjeriti u stvarnom vremenu otpuštanje upalnih signala iz plućnih stanica kada su izložene toksinu. Ova razina detalja pomaže u razumijevanju mehanizama djelovanja lijekova i bolesti, pružajući bogatije podatke od grubih krajnjih točaka mnogih testova na životinjama. Štoviše, organi-na-čipu mogu biti dizajnirani tako da predstavljaju raznolike ljudske populacije korištenjem stanica različitih davatelja – uključujući one s određenim genetskim podlogama ili bolestima – čime se rješava problem da životinjski modeli ne odražavaju ljudsku genetsku raznolikost. Sve ove prednosti upućuju na to da sustavi organ-na-čipu, kako budu napredovali, ne samo da mogu smanjiti oslanjanje na životinje, već i otvoriti novu eru predvidljivijeg, humanijeg i informativnijeg testiranja lijekova.
Ograničenja i izazovi
Unatoč svom uzbudljivom potencijalu, tehnologija organ-na-čipu još uvijek se suočava s značajnim izazovima i ograničenjima koje treba prevladati kako bi u potpunosti ispunila svoja obećanja. Jedan od neposrednih izazova je taj što, danas organi-na-čipu ne mogu u potpunosti zamijeniti testiranje na životinjama u procesu odobravanja lijekova gao.gov. Općenito se koriste uz životinje i druge metode, a ne umjesto njih. Za to postoji nekoliko razloga. Kao prvo, ljudska biologija je izuzetno složena – repliciranje cijelog živog organizma na čipu daleko je kompliciranije od modeliranja jednog ili dva organa u izolaciji. Većina trenutnih organ-na-čipu modela fokusira se na jedan organ ili malu mrežu tkiva. Nedostaju im potpune sistemske interakcije prisutne u organizmu cijelog tijela (na primjer, hormonska regulacija između organa ili međudjelovanje mozga s drugim sustavima). Čak i najnapredniji višestruki organ-na-čipu sustavi do danas uključuju nekoliko tipova organa, što je impresivno, ali još uvijek nije dovoljno za potpunu simulaciju ljudskog tijela. Kako je navedeno u nedavnom pregledu, potpuno repliciranje složenih interakcija unutar živog organizma ostaje izuzetno teško, pa je tako kraj testiranja na životinjama, iako realna mogućnost za budućnost, “možda spor” dok ove tehnologije ne uspiju obuhvatiti tu složenost clarivate.com.
Tehnički izazovi također su značajni. Stvaranje robusnog, ponovljivog organ-on-a-chip sustava nije jednostavno – zahtijeva stručnost iz stanične biologije, mikroinženjeringa i biomaterijala. Jedan od problema s kojima se istraživači suočavaju je dobivanje pouzdanih ljudskih stanica visoke kvalitete. Mnogi organ-chipovi koriste stanice dobivene iz matičnih stanica ili donorskih tkiva, ali one mogu biti varijabilne. Stručnjaci procjenjuju da je samo oko 10–20% prikupljenih ljudskih stanica dovoljno visoke kvalitete za upotrebu u organ-chip studijama gao.gov. Stanice možda neće dugo preživjeti ili se ponašati normalno na chipu, osobito ako dolaze iz različitih izvora. To otežava osiguravanje dosljednosti. Osim toga, standardizacija trenutno nedostaje u ovom području. Različiti laboratoriji i tvrtke koriste različite materijale, dizajne kanala, tipove stanica i metode očitavanja za svoje chipove nist.gov. Kao rezultat toga, rezultati iz jednog organ-chip modela možda nisu izravno usporedivi s rezultatima iz drugog, čak i ako nominalno predstavljaju isti organ. Ovaj nedostatak standardiziranih protokola i referentnih vrijednosti otežava širu primjenu, budući da farmaceutske tvrtke i regulatori trebaju biti sigurni da je određeni chip test pouzdan i ponovljiv. U tijeku su napori da se to riješi: primjerice, 2023. godine znanstvenici i regulatori održali su radionice kako bi definirali kriterije validacije za organ-on-a-chip metode i radili na usklađivanju standarda na globalnoj razini ema.europa.eu, nist.gov. Uspostavljanje referentnih vrijednosti (npr. koliko točno chip jetre mora predvidjeti poznate toksine) i kvalificiranje chipova za specifične “kontekste upotrebe” (kao što je chip bubrega za ispitivanje nefrotoksičnosti) su aktivna područja rada.
Još jedan izazov je skalabilnost i propusnost. Iako se neki chipovi proizvode u formatima visokog obujma, mnogi organ-on-chip sustavi još uvijek se u osnovi ručno izrađuju u akademskim laboratorijima ili malim startupovima. Proizvodnja u velikim količinama uz dosljednu kvalitetu, te istovremeno pokretanje mnogih chipova za velika istraživanja, nije trivijalna. Tehnologija će morati postati jednostavnija za korištenje i industrijalizirana kako bi je farmaceutske tvrtke rutinski uključivale. Automatizirano upravljanje tekućinama, snimanje i analiza podataka za chip eksperimente još se uvijek usavršavaju. Trošak također može biti ograničavajući faktor: trenutno je postavljanje organ-on-chip testova često skuplje i zahtjevnije od nekih jednostavnijih laboratorijskih testova. Američki Ured za odgovornost vlade navodi da neka organ-on-chip istraživanja koštaju više i traju dulje od tradicionalnih studija na životinjama ili staničnim kulturama, barem u ovim ranim fazama gao.gov. S vremenom bi troškovi mogli pasti s boljom proizvodnjom i širom upotrebom, ali za sada proračunska ograničenja znače da se chipovi koriste selektivno.
Tumačenje i potvrda podataka predstavljaju dodatne prepreke. Regulatori i industrijski znanstvenici moraju biti uvjereni da rezultati dobiveni organima-na-čipu točno koreliraju s ishodima kod ljudi. To zahtijeva opsežna validacijska istraživanja koja uspoređuju predviđanja čipova s pravim kliničkim podacima i s istraživanjima na životinjama. Trenutno to područje još uvijek prikuplja te dokaze. Izvješće GAO-a istaknulo je da nedostatak dobro dokumentiranih referentnih vrijednosti i validacijskih studija otežava krajnjim korisnicima da znaju koliko povjerenja mogu imati u rezultate određenog organa-na-čipu gao.gov. Na primjer, ako jetra-na-čipu pokaže da je lijek siguran, koliko možemo biti sigurni da neće uzrokovati oštećenje jetre kod ljudi? Izgradnja tog povjerenja zahtijevat će vrijeme i višestruka istraživanja. Tvrtke također mogu biti nevoljke otvoreno dijeliti podatke – često iz konkurentskih ili razloga intelektualnog vlasništva – što usporava zajedničko učenje gao.gov. Povećano dijeljenje podataka i suradnja, možda kroz konzorcije ili javno-privatna partnerstva, pomoglo bi bržem sazrijevanju ovog područja.
Na kraju, postoje regulatorne neizvjesnosti. Budući da je organ-na-čipu nova tehnologija, mnogi regulatori se još uvijek upoznaju s njom. Smjernice o tome kako koristiti podatke s čipova u prijavama za lijekove tek se sada formuliraju. FDA i druge agencije povijesno su se oslanjale na podatke s pokusa na životinjama, a promjena tih ukorijenjenih praksi zahtijeva pažljivo razmatranje. Početkom 2025. stručnjaci su izvijestili da regulatori imaju “nižu razinu upoznatosti s OOC-ima nego s drugim metodama” i da bi smjernice agencija mogle biti jasnije gao.gov. To se počinje mijenjati (o čemu ćemo govoriti u sljedećem odjeljku), ali dok se ne uspostave formalni okviri, neki proizvođači lijekova mogli bi biti nevoljki značajno ulagati u organe-na-čipu bez jasnog znanja kako će regulatori gledati na te podatke. Ukratko, iako organi-na-čipu imaju ogroman potencijal, oni nisu čarobno rješenje – barem ne još. Značajni znanstveni i praktični izazovi ostaju u njihovom učinjenju robusnima, pouzdanima i široko upotrebljivima. Prevladavanje tih izazova zahtijevat će kontinuirano istraživanje i razvoj, ulaganja i blisku suradnju između znanstvenika, industrije i regulatora – ali napredak je već u tijeku.
Globalni regulatorni razvoj
Regulatorne agencije širom svijeta prepoznaju potencijal organ-on-a-chip i srodnih ne-životinjskih metoda testiranja, te su počele ažurirati politike kako bi omogućile i potaknule ove inovacije. U Sjedinjenim Američkim Državama, značajna promjena dogodila se donošenjem FDA Modernization Act 2.0 krajem 2022. Ovaj dvostranački zakon uklonio je desetljećima star zahtjev da svi novi kandidati za lijekove moraju biti testirani na životinjama prije ulaska u klinička ispitivanja na ljudima clarivate.com. Drugim riječima, Američka agencija za hranu i lijekove (FDA) sada može prihvatiti alternativne podatke iz pretkliničkih ispitivanja, uključujući podatke iz in vitro modela poput organ-on-a-chip, umjesto da strogo zahtijeva studije na životinjama. Ovo je bila velika pobjeda za zagovornike istraživanja bez životinja, koji su dugo tvrdili da zastarjeli propisi sprječavaju korištenje suvremenih, boljih metoda. Kako je istaknuo glasnogovornik FDA, agencija sada može odobriti lijekove za klinička ispitivanja na ljudima koristeći “neklinička testiranja” poput organ čipova, organoida, računalnih modela i drugih pristupa, umjesto da se oslanja isključivo na podatke dobivene na živim životinjama emulatebio.com, pubmed.ncbi.nlm.nih.gov. Međutim, donošenje zakona je tek prvi korak – provedba ove fleksibilnosti u praksi je postupan proces.Brzo naprijed do 2025. godine, i FDA je pokazala još jaču podršku za odmak od testiranja na životinjama. U travnju 2025. FDA je najavila hrabru mapu puta za postupno ukidanje mnogih testova na životinjama u sljedeće 3–5 godina cen.acs.org. Agencija je izjavila da joj je cilj učiniti studije na životinjama “iznimkom, a ne pravilom” u procjeni sigurnosti lijekova, počevši s određenim područjima proizvoda poput lijekova s monoklonskim antitijelima i proširujući to na sve vrste lijekova cen.acs.org. FDA je čak sugerirala da bi mogla ponuditi ubrzani pregled za prijave lijekova koje koriste potvrđene alternativne metode umjesto životinja cen.acs.org. Promatrači iz industrije opisali su ovo kao prijelomni trenutak. “Osjeća se kao ključni prijelomni, povijesni trenutak,” rekao je dr. Tomasz Kostrzewski, glavni znanstveni direktor CN Bio, britanske tvrtke za organ-on-chip tehnologiju, o novom planu FDA-e. “Ovo je trenutak kada FDA kaže: ‘Potpuno smo predani napretku i odmaknuću od životinja u roku od 3–5 godina.’” cen.acs.org. Ova jasna i namjerna promjena politike dala je novi zamah industriji organ-on-chip – tvrtke su izvijestile o trenutačnom porastu interesa investitora i farmaceutskih klijenata nakon objave FDA-e cen.acs.org.
S druge strane Atlantika, Europa također poduzima korake za integraciju organ-on-a-chip tehnologije u regulatorni okvir. U rujnu 2021. Europski parlament donio je rezoluciju kojom se poziva na akcijski plan na razini EU-a za ubrzavanje prijelaza na inovacije bez upotrebe životinja ema.europa.eu. Ovaj politički poticaj potaknuo je europske regulatore na djelovanje. Europska agencija za lijekove (EMA) osnovala je posebnu 3Rs radnu skupinu, koja je 2023. pokrenula napore za kvalificiranje i validaciju mikro-fizioloških sustava (uključujući organ-on-chip) za regulatornu upotrebu ema.europa.eu. Plan rada EMA-e uključuje organizaciju radionica s industrijom i akademskom zajednicom, definiranje regulatornih kriterija prihvatljivosti za organ-on-chip testove u specifičnim kontekstima (na primjer, korištenje jetrenog čipa za procjenu toksičnosti lijekova), pa čak i međunarodnu suradnju radi usklađivanja tih kriterija ema.europa.eu. Zapravo, regulatori iz SAD-a, Europe i drugih regija uspostavili su “svjetski klaster” za koordinaciju novih pristupa i razmjenu znanja o tome kako ih procijeniti ema.europa.eu. Ovo globalno usklađivanje je važno – znači da agencije međusobno komuniciraju kako bi osigurale da, primjerice, metodu testiranja koju prihvati FDA može prihvatiti i EMA ili japanske vlasti, i obrnuto.
Europa je također podržala alternativna testiranja putem institucija poput EU Referentnog laboratorija za alternative testiranju na životinjama (EURL ECVAM), koji godinama istražuje i validira metode bez upotrebe životinja clarivate.com. Zamah s političke strane (Europski parlament) i znanstvene strane (EMA i ECVAM) sugerira da Europa postavlja temelje za eventualno odobravanje podataka o sigurnosti lijekova iz organ-on-a-chip modela. Iako do 2025. nijedan glavni regulator nije potpuno ukinuo testiranja na životinjama, smjer je jasno prema budućnosti u kojoj organ-on-chip i drugi testovi bez životinja imaju središnju ulogu u procjeni sigurnosti.
Konkretni primjeri regulatora koji prihvaćaju organ-on-a-chip počinju se pojavljivati. U 2024. biotehnološka tvrtka Argenx uključila je podatke iz MIMETAS liver-on-a-chip modela kao dio prijave za ispitivanje novog lijeka (IND) FDA-i – navodno jedan od prvih puta da su podaci organ-on-a-chip podržali službenu prijavu lijeka mimetas.com. Testovi na organ-on-a-chip pomogli su pokazati sigurnosni profil novog lijeka Argenxa u sustavu relevantnom za ljude, a regulatori su to prihvatili kao dopunski dokaz. Izvršni direktor MIMETAS-a, Jos Joore, istaknuo je značaj: “Prihvaćanjem naprednih humanih in vitro modela umjesto tradicionalnih metoda poput 2D stanične kulture i životinjskih modela, možemo premostiti ključni jaz prema razvoju novih terapija.” mimetas.com Ovaj slučaj pokazuje kako se regulatorne promjene (poput FDA Modernization Act) pretvaraju u primjenu u stvarnom svijetu, s tvrtkama koje su dovoljno sigurne da uključe rezultate organ-on-a-chip u svoje prijave za odobrenje.
U nadolazećim godinama možemo očekivati izdavanje više formalnih smjernica. FDA ima svoju inicijativu Advancing Alternative Methods, koja pruža resurse i financiranje za razvoj i kvalifikaciju metoda poput organ-on-a-chip clarivate.com. EMA, kao što je navedeno, radi na izradi smjernica. Agencije za regulatornu znanost također financiraju istraživanja za izravnu usporedbu životinjskih studija s rezultatima organ-on-a-chip, kako bi se izgradila baza dokaza potrebna za šire prihvaćanje. Vrijedi napomenuti da će regulatori vjerojatno zauzeti oprezan pristup: rana upotreba organ-on-a-chip mogla bi biti kao dodatak podacima sa životinjama (za pružanje dodatnih uvida ili smanjenje broja potrebnih životinja, umjesto njihove potpune zamjene). No, ako ove metode nastave dokazivati svoju vrijednost, moguće je da bi za određene testove – npr. toksičnost za jetru ili iritaciju kože – organ-on-a-chip mogao postati službeno priznata zamjena za testiranje na životinjama. Smjer je zadan: globalno, regulatorni krajolik se mijenja kako bi prihvatio inovativne metode testiranja lijekova koje ne ovise o životinjama. Čini se da će 2020-e biti desetljeće kada organ-on-a-chip prelazi iz laboratorija u prihvaćeni dio procesa odobravanja lijekova.
Komercijalni akteri i tržišna aktivnost
Uz sve veću znanstvenu potvrdu i regulatornu podršku, područje organ-on-a-chip tehnologije bilježi porast aktivnosti inovativnih startupa, akademskih spin-offova, pa čak i etabliranih tvrtki. Mala, ali brzo rastuća industrija formirala se oko dizajniranja i isporuke ovih “organ-on-chip” platformi farmaceutskim i istraživačkim organizacijama. Možda najpoznatiji akter je Emulate, Inc., tvrtka sa sjedištem u Bostonu koja je proizašla iz Wyss instituta na Harvardu (grupa koja je pionir u razvoju pluća-na-čipu). Emulate proizvodi liniju organ čipova (jetra, crijeva, pluća, mozak itd.) i nalazi se na čelu komercijalizacije ove tehnologije. Prema riječima izvršnog direktora Emulatea, interes za njihove organ čipove naglo je porastao – nakon što je FDA najavila plan za smanjenje testiranja na životinjama, Emulate je “primao upite od potencijalnih klijenata” i čak je dobivao pozive od investitora željnih dodatnog ulaganja u tvrtku cen.acs.org. To je jasan znak da tržište očekuje rast potražnje za organ-on-chip rješenjima kako farmaceutska industrija mijenja svoje razvojne strategije.
Emulate nije jedini; nekoliko drugih tvrtki također privlači pažnju. CN Bio, tvrtka iz Ujedinjenog Kraljevstva, nudi organ-on-chip sustave i razvila je višestruku organsku platformu (često nazvanu “mikrofiziološki sustav”) koja može povezati jetru s drugim organskim modulima. CN Bio je aktivan u partnerstvima i objavljivanju validacijskih studija svojih čipova jetre za testiranje toksičnosti. MIMETAS, sa sjedištem u Nizozemskoj, još je jedan lider – poznat po svojoj OrganoPlate® tehnologiji, koja je zapravo mikrofluidna ploča s brojnim minijaturnim modelima organa za visokoprotočno testiranje. MIMETAS je osigurao suradnje s velikim farmaceutskim tvrtkama; primjerice, 2023. godine sklopio je strateško partnerstvo s Astellas Pharmom za korištenje organ-on-chip modela u istraživanju lijekova protiv raka mimetas.com. Mimetas je također surađivao s biotehnološkom tvrtkom Argenx, kao što je spomenuto, pružajući podatke s organ čipova za IND prijavu – što je prekretnica koja pokazuje komercijalnu relevantnost njihove platforme mimetas.com.
U Sjedinjenim Državama, Hesperos, Inc. (startup sa sjedištem na Floridi koji je suosnovao pionirski istraživač Michael Shuler) fokusira se na višesustavne organske modele i nudi usluge testiranja koristeći svoje “ljudsko-na-čipu” modele. Navodno je Hesperos surađivao s velikim farmaceutskim tvrtkama poput Sanofi, AstraZeneca i Apellis kako bi provjerili sigurnost i učinkovitost kandidata za lijekove koristeći svoje višesustavne čipove cen.acs.org. Ova partnerstva s poznatim farmaceutskim tvrtkama pokazuju da čak i velike kompanije procjenjuju podatke s organ-on-chip tehnologije uz tradicionalne studije. Još jedna značajna američka tvrtka je AxoSim, koja se specijalizirala za modele živaca i mozga (poput “mini-moževa” i platformi za živce-na-čipu) za testiranje neuroloških učinaka; i oni su privukli biotehnološke klijente zainteresirane za procjenu neurotoksičnosti bez životinjskih modela cen.acs.org.
Sektor organ-on-a-chip također uključuje tvrtke poput TissUse (Njemačka), koja nudi platformu “višesustavnog bioreaktora”, i Nortis (SAD), poznatu po svojim mikrofluidičkim vaskularnim čipovima. Čak su i velike organizacije za ugovorna istraživanja (CRO) poput Charles River Laboratories počele ulagati u organ-on-chip tehnologiju ili surađivati s tvrtkama koje razvijaju organ-chip criver.com (jer predviđaju da će klijenti tražiti ove testove). Ukratko, stvara se ekosustav proizvođača, pružatelja usluga i suradnika.
Tržišna putanja za organ-on-a-chip je vrlo obećavajuća. Iako je danas još uvijek relativno mala u financijskom smislu, raste izuzetno brzo. Izvještaji o istraživanju tržišta procjenjuju da je globalno tržište organ-on-a-chip početkom 2020-ih iznosilo samo oko 150 milijuna dolara, ali predviđaju eksplozivan rast (30–40% godišnje) u narednim godinama grandviewresearch.com. Neke prognoze očekuju da će tržište doseći gotovo milijardu dolara do kraja ovog desetljeća grandviewresearch.com, potaknuto sve većom primjenom u otkrivanju lijekova, testiranju toksičnosti i akademskim istraživanjima. Ovaj rast ne pokreće samo potražnja farmaceutske industrije, već i financiranje iz državnih inicijativa i istraživačkih grantova s ciljem poboljšanja metoda testiranja. Na primjer, agencije poput američkog NIH-a financirale su programe “Tissue Chip” za razvoj organ-on-chip modela za bolesti, a neke od tih čipova poslali su i na Međunarodnu svemirsku postaju radi eksperimentiranja u mikrogravitaciji (proširujući raspon primjena ove tehnologije).
Interes investitora za startupove koji se bave organima-na-čipu također je porastao. Venture capital i korporativni investitori vide potencijal ovih tehnologija da revolucioniraju dijelove tržišta predkliničkih istraživanja vrijednog više od 180 milijardi dolara. Emulate je, na primjer, prikupio značajna sredstva i sklopio ugovore za isporuku čipova za testiranje sigurnosti lijekova (jedno partnerstvo uključivalo je Moderna, koja je koristila Emulateov čip s jetrom za ispitivanje sigurnosti lipidnih nanočestica korištenih u isporuci mRNA cjepiva) cen.acs.org. Kako regulative sve više favoriziraju podatke koji nisu dobiveni na životinjama, farmaceutske kompanije bi mogle ulagati još više resursa u testiranje na organima-na-čipu kako bi ostale ispred konkurencije, dodatno potičući rast tržišta.
Naravno, uz prilike dolazi i konkurencija te određene poteškoće u razvoju. Tvrtke moraju dokazati da su njihovi specifični modeli organa na čipu pouzdani i znanstveno valjani. Često blisko surađuju s regulatornim agencijama kako bi certificirale svoje uređaje. Bilo je izvještaja o manjim tvrtkama koje se bave organima-na-čipu i koje se suočavaju s financijskim preprekama, osobito ako ovise o državnim ugovorima koji mogu varirati cen.acs.org. Međutim, opći trend je da se komercijalna aktivnost intenzivira. Ovo područje također bilježi konvergenciju disciplina – biotehnološke tvrtke zapošljavaju mikroinženjere, softverske stručnjake i biologe kako bi unaprijedili ove proizvode. Kako se bude pojavljivalo sve više uspješnih primjera (poput lijeka razvijenog uz pomoć organa-na-čipu koji dolazi na tržište), to će dodatno potvrditi poslovnu opravdanost ove tehnologije. Ukratko, industrija organa-na-čipu prelazi iz nišne, pionirske faze u zreliju fazu širenja i integracije u glavni tok razvoja lijekova, uz povoljan regulatorni i društveni vjetar u leđa.
Etičke i društvene implikacije
Uspon tehnologije organ-on-a-chip nosi duboke etičke i društvene implikacije, uglavnom vrlo pozitivne, ali i s određenim razmatranjima o tome kako provodimo biomedicinska istraživanja. Na etičkom planu, najjasnija korist je potencijal za veliko smanjenje (i eventualno eliminiranje) korištenja životinja u testiranju lijekova i istraživanjima. Ovo rješava dugogodišnje etičko pitanje: tradicionalno testiranje lijekova zahtijevalo je žrtvovanje nebrojenih životinja, što izaziva zabrinutost za dobrobit životinja. Zamjena tih testova čipovima temeljenim na ljudskim stanicama znači da bi daleko manje životinja bilo podvrgnuto eksperimentiranju. Organizacije za dobrobit životinja pozdravile su ovaj trend – kada je FDA najavila odmak od testiranja na životinjama, grupe za prava životinja bile su među najglasnijima u slavlju cen.acs.org. I javnost je sve više zabrinuta načinom na koji se proizvodi testiraju. Istraživanja pokazuju da potrošači preferiraju etički dobivene proizvode i vrše pritisak na zakonodavce da djeluju po pitanju testiranja na životinjama theregreview.org. Pomak prema organ-on-a-chip dijelom je odgovor na ovu društvenu potražnju za inovacijama bez okrutnosti. To nudi opipljivo rješenje na pitanje: “Ako ne na životinjama, onda kako?” – pokazujući da možemo održati sigurnost i znanstvenu strogost bez nanošenja štete životinjama.
Druga etička dimenzija je pravednost i ljudska relevantnost istraživanja. Često zaboravljamo da oslanjanje na životinjske modele nije samo rizično za ljude, već može biti i nepravedno prema pacijentima ako usporava ili dovodi u zabludu razvoj lijekova. Na primjer, ako lijek za ljudsku bolest ne uspije kod životinja i bude odbačen, čovječanstvo gubi zbog toga što biologija druge vrste ne odgovara našoj. Suprotno tome, nesiguran lijek može proći testove na životinjama i kasnije naštetiti ljudskim volonterima u kliničkim ispitivanjima. Organ-on-a-chip to rješava fokusiranjem na ljudsku biologiju od samog početka, što potencijalno vodi do sigurnijih ispitivanja i manje tragedija. Pružajući prediktivnije podatke, može poštedjeti ljudske volontere izloženosti lijekovima koji bi ionako propali. U tom smislu, organ čipovi koriste društvu poboljšanjem sigurnosti kliničkih istraživanja – manje sudionika ispitivanja je izloženo riziku – i mogućim ubrzavanjem razvoja lijekova (jer se neučinkoviti spojevi mogu ranije eliminirati, a obećavajući identificirati s više sigurnosti).
Prijelaz na organ-on-a-chip i slične metode također ima implikacije za znanstvenu zajednicu i radnu snagu. Kako testiranje na životinjama postaje manje centralno, istraživači će trebati nove vještine (na primjer, inženjering tkiva, mikrofluidiku i računalnu analizu) kako bi koristili i razvijali ove napredne in vitro sustave. Možda će doći do kulturne promjene u laboratorijima i obrazovanju: budući toksikolozi i farmakolozi mogli bi se obučavati na čipovima koji oponašaju ljudske organe umjesto da uče kirurgiju na laboratorijskim životinjama. To bi moglo potaknuti više na čovjeka usmjeren način razmišljanja u istraživanju od samog početka. Etički gledano, mnogi mladi znanstvenici su entuzijastični oko tehnika koje ne zahtijevaju nanošenje štete životinjama, pa organ-on-a-chip može učiniti biomedicinske karijere privlačnijima onima koji se protive korištenju životinja. Ipak, potrebno je pažljivo upravljati prijelazom za one čija egzistencija trenutno ovisi o istraživanjima na životinjama (poput uzgajivača laboratorijskih životinja ili određenih laboratorijskih tehničara). S vremenom se resursi mogu preusmjeriti – na primjer, objekti koji su nekad služili za smještaj životinja mogli bi se pretvoriti u laboratorije za kulturu tkiva. Nada je da će znanstveni napredak ići ruku pod ruku s etičkim napretkom, a organ-on-a-chip pruža put za to.
Postoje i šira društvena pitanja o kojima treba razmisliti. Ako organ-on-a-chip i srodne tehnologije (poput organoida i računalnih modela) postanu norma, društvo će morati osigurati da su regulatorni i pravni okviri ažurirani kako bi pratili tempo. Na primjer, kako postaviti odgovornost ako je lijek odobren na temelju nove metode koja kasnije pokaže neočekivane učinke? Osiguravanje da su organ-on-a-chip metode pravilno potvrđene pomaže u ublažavanju toga. Neki etičari tvrde da, kako usvajamo modele temeljene na ljudima, također moramo preispitati kako definiramo standarde sigurnosti i učinkovitosti – moguće ih i povisiti, budući da ćemo imati preciznije alate. Na globalnoj razini, ravnopravan pristup ovim tehnologijama je važan: zemlje u razvoju možda neće imati resurse za brzo uvođenje visokotehnološkog testiranja na organ chipovima, pa bi mogla postojati potreba za međunarodnom podrškom ili prijenosom tehnologije, inače bi mogao nastati jaz u kojem samo određene zemlje u početku odustaju od testiranja na životinjama.
Iz perspektive društvenih vrijednosti, prelazak na testiranje bez životinja odražava rastuće suosjećanje i poštovanje prema drugim živim bićima. To je u skladu s idejom da znanstveni napredak ne bi trebao dolaziti na račun nepotrebne patnje. Ako bude uspješna, tehnologija organ-on-a-chip mogla bi postati izvor javnog ponosa i podrške, slično kao svemirska utrka ili drugi veliki znanstveni pothvati, jer rješava moralnu dilemu uz istovremeni napredak znanosti. Možda ćemo u budućnosti svjedočiti medicinskim otkrićima koja se slave ne samo zato što spašavaju ljudske živote, već i zato što ne oduzimaju živote životinja u tom procesu. Već sada vidimo da se u političkim krugovima smanjenje testiranja na životinjama opisuje kao znak napretka i inovacija ema.europa.eu.
Zaključno, etičke i društvene implikacije tehnologije organ-on-a-chip uglavnom su transformativne i pozitivne. Ona nudi budućnost u kojoj inoviramo humanije, usklađujući znanstvene prakse s promjenjivim moralnim očekivanjima društva. Naravno, transparentnost i edukacija bit će ključni – javnost treba biti upoznata s ovim novim metodama i uvjerena u njihovu učinkovitost, kako bi se održalo povjerenje u način testiranja lijekova. Ako organ-on-a-chip ispuni svoje obećanje, mogli bismo se osvrnuti na testiranje na životinjama kao na grubu, zastarjelu metodu, sličnu drugim prevladanim praksama u povijesti medicine. Putovanje nije završeno, ali svaki napredak u organ-on-a-chip tehnologiji približava nas svijetu u kojem se lijekovi koji spašavaju živote mogu razvijati bez žrtvovanja laboratorijskih životinja, na dobrobit i ljudi i životinja.
Stručni uvidi i pogled u budućnost
Mnogi stručnjaci iz područja farmakologije, bioinženjeringa i etike optimistični su da će tehnologija organ-on-a-chip igrati središnju ulogu u budućnosti razvoja lijekova. Dr. Donald Ingber, profesor sa Harvarda koji je vodio razvoj prvog “lung-on-a-chip”, često ističe da ti sustavi mogu “premostiti jaz” između pokusa u Petrijevim zdjelicama i živih ljudi na način na koji ništa drugo ne može. On i drugi naglašavaju da organ čipovi pružaju ljudski kontekst eksperimentima – nešto što životinjski modeli inherentno nemaju. Kako se pojavljuje sve više podataka o valjanosti, povjerenje u ove sustave raste. Industrijski lideri poput Jima Corbetta iz Emulatea ističu koliko se brzo stvari mijenjaju: “Ovo je jasan i namjeran zaokret,” rekao je Corbett o novom stavu FDA, naglašavajući da se ono što je nekad bila futuristička ideja sada aktivno integrira u regulatornu znanost cen.acs.org.
Istovremeno, stručnjaci upozoravaju da moramo biti realni i rigorozni. Nijedna metoda neće riješiti sve probleme, a organ-on-a-chip nije čudotvorno rješenje. Dr. Anthony Holmes iz NC3Rs u Ujedinjenom Kraljevstvu napomenuo je da će kombinacija metoda – organ čipovi, računalno modeliranje, visokoprotočni stanični testovi – zajedno zamijeniti testiranja na životinjama, te da je suradnja ključna. Ovo mišljenje dijele i regulatori koji uključuju dionike kroz radionice i radne skupine nist.gov. Budućnost koju oni zamišljaju je ona “metodologija novog pristupa” koje rade zajedno na poboljšanju predviđanja. U toj budućnosti, organ-on-a-chip vidi se kao temeljna tehnologija koja može simulirati odgovore ljudskih organa, dok drugi alati (poput računalnih modela) mogu simulirati sistemsku fiziologiju ili genetiku. Zajedno, to bi moglo učiniti testiranja na životinjama zastarjelima.
Jedan upečatljiv uvid iz industrije došao je od izvršnog direktora Mimetasa, koji je komentirao IND prijavu potkrijepljenu njihovim organ-on-chip podacima: prihvaćanje modela relevantnih za ljude u ranoj fazi može ubrzati razvoj terapija mimetas.com. Ovo odražava širu promjenu načina razmišljanja – korištenje ljudske biologije kao osnovnog ispitnog okruženja, umjesto oslanjanja na ekstrapolaciju između vrsta. Očekuje se da će se, kako se bude pojavljivalo više uspješnih primjera (poput lijekova čije su opasne nuspojave otkrivene pomoću čipa ili terapija razvijenih brzo zahvaljujući čipovima), cijeli farmaceutski pristup pomaknuti prema “human-first” modelima testiranja. Tvrtke koje se prilagode tome vjerojatno će imati konkurentsku prednost, jer će moći brže eliminirati loše lijekove i usmjeriti se na obećavajuće kandidate.Gledajući unaprijed, stručnjaci predviđaju neka fascinantna dostignuća. Personalizirana medicina mogla bi biti snažno unaprijeđena organ-on-a-chip tehnologijom: zamislite da se uzmu stanice pacijenta s određenim rakom, uzgoji mikro-tumor na čipu zajedno s pacijentovim vlastitim imunološkim stanicama, a zatim testira više lijekova kako bi se vidjelo koji najbolje djeluje – sve to prije nego što se pacijent liječi. Ovo bi moglo postati stvarnost i omogućiti prilagođene tretmane pojedincima s dosad neviđenom preciznošću. Istraživači također razmatraju integraciju CRISPR uređivanja gena s organ čipovima kako bi modelirali genetske bolesti na čipu i testirali genske terapije. Drugo područje je testiranje okoliša i kemikalija – regulatorne agencije odgovorne za sigurnost kemikalija (ne samo lijekova) zainteresirane su za organ čipove kako bi testirale kozmetiku, aditive u hrani ili industrijske kemikalije na toksičnost bez testiranja na životinjama. EPA u SAD-u, na primjer, ima inicijative za smanjenje testiranja kemikalija na životinjama do 2035. godine, a organ čipovi će vjerojatno biti dio tog rješenja.
Zaključno, stručni konsenzus je da je organ-on-a-chip tehnologija na pragu revolucije u načinu na koji pristupamo testiranju lijekova i istraživanju bolesti, ali će biti potrebni daljnji napori kako bi se ostvario njezin puni potencijal. Optimizam je popraćen osjećajem odgovornosti: potrebno je temeljito validirati ove sustave, osigurati njihovu dostupnost i pravilnu upotrebu te široko dijeliti znanje. Kako ovo područje sazrijeva, nekada nezamisliva ideja o razvoju lijekova bez testiranja na životinjama postaje sve jasnija. Svaki mali mikrofluidni čip sa živim ljudskim stanicama predstavlja i znanstveni iskorak i etički napredak. Zajedno nas vode prema budućnosti sigurnijeg, bržeg i humanijeg otkrivanja lijekova – budućnosti u kojoj štakori, zečevi i majmuni više nisu osnovni subjekti testiranja, a ljudska biologija na čipu predvodi put u spašavanju ljudskih života.
Izvori:
- Ingber, D. i sur., Wyss Institute, Harvard – Human Organs-on-Chips Overview cen.acs.org
- U.S. GAO – Human Organ-on-a-Chip: Benefits Over Animal Testing, Challenges to Adoption (svibanj 2025.) gao.gov
- Walrath, R., Chemical & Engineering News (svibanj 2025.) – “FDA-ina promjena od ispitivanja na životinjama otvara vrata proizvođačima organoida” cen.acs.org
- Lake, D., Lab on a Chip Blog (RSC) – “Revolucionarne tehnologije u Organ-on-a-Chip” (srpanj 2024.) blogs.rsc.org
- Clarivate Analytics – “Iznad ispitivanja na životinjama: uspon organa-na-čipu” (listopad 2024.) b clarivate.com
- NIST News – “Razvoj standarda za istraživanje Organ-on-a-Chip” (veljača 2024.) nist.govnist.gov
- EMA 3Rs Working Party Report (2023) – Kvalifikacija Organ-on-Chip za regulatornu upotrebu ema.europa.eu
- Columbia Engineering News – “Plug-and-Play Organ-on-a-Chip” (travanj 2022.) engineering.columbia.edu
- Mimetas Press Release – Podaci Organ-on-Chip u FDA IND prijavi (srpanj 2024.) mimetas.com
- RSPCA Science – Statistika životinja u istraživanju science.rspca.org.uk
- The Regulatory Review (Penn Law) – “Je li vrijeme za kraj ispitivanja na životinjama?” (siječanj 2024.) theregreview.org
- C&EN / Biospace – Tržište testiranja na životinjama i stope neuspjeha cen.acs.org
