Vsako leto se v laboratorijskih poskusih po vsem svetu uporabi več kot 100 milijonov živali science.rspca.org.uk. Kljub temu pa približno 90 % zdravilnih učinkovin, ki se v poskusih na živalih zdijo obetavne, na koncu propade v kliničnih preskušanjih na ljudeh cen.acs.org. Na sceno stopa organ-on-a-chip tehnologija – najsodobnejša alternativa, katere cilj je posnemati človeške organe na mikročipih in bistveno izboljšati testiranje zdravil brez potrebe po laboratorijskih živalih. Te majhne naprave, obložene z živimi človeškimi celicami, lahko poustvarijo ključne funkcije srca, pljuč, jeter in drugih organov ter tako nudijo bolj relevantno testno platformo za človeka. Regulatorji in znanstveniki so pozorni: novi zakoni in politike spodbujajo metode brez uporabe živali, podjetja tekmujejo v razvoju organ-on-chip sistemov, strokovnjaki pa to metodo označujejo kot potencialno prelomnico za medicino in dobrobit živali. V tem poročilu bomo pojasnili, kaj je organ-on-a-chip tehnologija, kako deluje, nedavne znanstvene preboje, njene prednosti v primerjavi s tradicionalnim testiranjem na živalih, izzive, ki so pred nami, globalni regulatorni razvoj, dejavnosti v industriji in etične posledice prihodnosti s testiranjem zdravil brez živali.
Kaj je organ-on-a-chip tehnologija in kako deluje?
Organ-on-a-chip (OOC) je miniaturna naprava, pogosto velika približno kot USB ključ ali mikroskopsko stekelce, ki vsebuje drobne votle kanale, obložene z živimi človeškimi celicami, da simulira funkcije pravega organa cen.acs.org, clarivate.com. V bistvu raziskovalci v mikroinženirsko komoro vnesejo človeške celice (na primer pljučne, jetrne, možganske itd.), ki zagotavlja 3D okolje, podobno človeškemu telesu. Te komore so del mikrofluidnega omrežja – drobnih kanalov, po katerih neprestano tečejo hranila, kisik in biokemični signali, podobno kot kri teče po žilah nist.gov. Mikročip lahko vključuje tudi mehanske sile za posnemanje gibanja organov: na primer, lung-on-a-chip lahko ritmično razteza in sprošča celično membrano, da posnema dihalne gibe gao.gov.
Naprave organ-on-a-chip niso elektronski silicijevi čipi, temveč prozorni prilagodljivi polimeri, kjer lahko celice rastejo in medsebojno delujejo. Ustvarjajo »miniaturno fiziološko okolje« za celice, kar pomeni, da celice doživljajo pogoje (pretok tekočin, prehrana, mehanski stres), podobne tistim v pravem človeškem organu nist.gov. Ker je mogoče vključiti več vrst celic, lahko organ-on-a-chip posnema kompleksne vmesnike tkiv. Na primer, pljučni čip ima lahko plast alveolarnih celic na eni strani porozne membrane in celice kapilarnih krvnih žil na drugi strani, kar omogoča interakcijo tako kot v pravih pljučih. Jetra-na-čipu lahko vključujejo hepatocite (jetrne celice) skupaj s podpornimi endotelijskimi celicami in imunskimi celicami (Kupfferjeve celice), da posnemajo mikroarhitekturo jeter clarivate.com. Ti čipi so ohranjeni živi v inkubatorjih, senzorji ali mikroskopi pa lahko spremljajo, kako »mini organ« v realnem času reagira na zdravila, kemikalije ali bolezenska stanja.
Z posnemanjem mikrookolja človeškega organa organ-on-a-chip omogoča raziskovalcem neposredno opazovanje odzivov človeških celic brez tveganja za živo osebo ali žival nist.gov. V praksi služijo kot most med običajnimi in vitro testi (celice v posodi) in in vivo testi (živali), saj ponujajo nadzorovan testni sistem na osnovi človeka. »Imenuje se organ-on-a-chip in vključuje gojenje pravega tkiva človeškega organa na majhni strukturi, ki posnema, kaj bi to tkivo doživljalo v telesu,« pojasnjuje poročilo ameriškega Nacionalnega inštituta za standarde in tehnologijo nist.gov. Upanje je, da bodo ti čipi natančneje napovedali, kako zdravilo vpliva na človeške organe, kot to zmorejo živalski modeli. Znanstveniki so že izdelali čipe za številne posamezne organe – pljuča, jetra, srce, ledvice, črevesje, možgane, kožo in druge – pri čemer vsak zajema ključne vidike biologije tega organa clarivate.com.
Omeniti, raziskovalci prav tako združujejo več organskih čipov skupaj, da bi simulirali večje dele človeške fiziologije. Ti večorganski “telo-na-čipu” sistemi povezujejo mikrofluidni pretok krvi več organskih oddelkov, tako da izhod enega čipa (npr. presnova zdravila v jetrih) prehaja v vhod drugega (npr. učinek na srce ali ledvice) gao.gov. V enem prelomnem prikazu je ekipa na Univerzi Columbia povezala štiri človeška organska tkiva (srce, jetra, kost in kožo) na enem samem čipu s krožečo tekočino, ki posnema kri, in imunskimi celicami ter tako učinkovito ustvarila pomanjšan model človeške fiziologije engineering.columbia.edu. Celotna naprava je bila velika le približno toliko kot predmetno steklo za mikroskop, a je tkiva ohranjala živa in v komunikaciji več tednov – kar je velik korak naprej pri modeliranju kompleksnih, sistemskih bolezni zunaj telesa. “To je za nas ogromen dosežek… končno smo razvili to platformo, ki uspešno zajame biologijo interakcij organov v telesu,” je povedala vodja projekta, profesorica Gordana Vunjak-Novaković engineering.columbia.edu. Takšni napredki nakazujejo prihodnost, kjer bi lahko “človek-na-čipu” uporabili za testiranje, kako bi novo zdravilo lahko vplivalo na več organskih sistemov, še preden bi ga kdorkoli – človek ali žival – sploh prejel.
Nedavni preboji in znanstveni napredki
Tehnologija organov-na-čipu je v zadnjem desetletju hitro napredovala od koncepta do resničnosti, v zadnjih letih pa smo bili priča izjemnim prebojem. Ena izmed odmevnih novosti je bil razvoj čipov z več organi, kot je omenjeno zgoraj. Leta 2022 so znanstveniki poročali o prvem plug-and-play čipu z več organi, ki je vseboval več zrelih človeških tkiv, medsebojno povezanih z žilnim tokom engineering.columbia.edu. Ta sistem je omogočil, da so si različna organska tkiva kemično “pogovarjala” med seboj, tako kot v naših telesih. Pomembno je, da so bila vsa tkiva pridobljena iz istih človeških matičnih celic, kar pomeni, da je čip učinkovito posnemal biologijo določenega pacienta – kar odpira vrata resnično personaliziranemu testiranju zdravil v prihodnosti engineering.columbia.edu. Sposobnost ohranjanja funkcionalnosti več organov več tednov na čipu je velik tehnični preskok; zahtevala je inovativne rešitve, da je vsako tkivo imelo svoje optimalno okolje, hkrati pa so si tkiva še vedno izmenjevala signale preko skupnega “krvnega obtoka” na čipu engineering.columbia.edu. Ta napredek je pritegnil pozornost, saj lahko modelira kompleksne bolezni (kot je širjenje raka skozi več organov ali interakcije zdravil med srcem in jetri), ki jih čipi z enim organom ne morejo zajeti.
Poleg integracije več organov raziskovalci širijo zmogljivosti modelov organov-na-čipu tudi na druge načine. Na primer, nove zasnove čipov vse pogosteje vključujejo senzorje in slikovne tehnike, ki omogočajo neprekinjeno spremljanje odzivov tkiv (kot je električna aktivnost srčnih celic ali raven kisika v čipu za pljuča) v realnem času. Prav tako se pojavlja trend vključevanja umetne inteligence (UI) in računalniških modelov v čipe z organi. Algoritmi UI lahko pomagajo pri oblikovanju bolj napovednih eksperimentov in analizi kompleksnih podatkov, ki jih proizvajajo organi-na-čipu clarivate.com. Nedavni članek navaja, da napredki na področju UI izboljšujejo načrtovanje eksperimentov in interpretacijo podatkov pri organih-na-čipu, kar nakazuje, da bi pametni algoritmi lahko optimizirali uporabo teh čipov za natančnejše napovedovanje učinkov zdravil clarivate.com.
Znanstveniki raziskujejo tudi 3D-biotiskarske tehnike za izdelavo organ-on-chip sistemov z še večjo realističnostjo blogs.rsc.org. Biotiskanje lahko ustvari tridimenzionalne tkivne strukture (kot so miniaturni tumorji ali obliži srčne mišice), ki jih nato vstavijo v čipe, s čimer združujejo prednosti inženiringa tkiv z mikrofluidiko. Medtem potekajo prizadevanja za dosego standardizacije na tem razvijajočem se področju, da bi bili rezultati primerljivi med laboratoriji. V začetku leta 2024 je delovna skupina pod vodstvom NIST objavila smernice za standardizacijo zasnove in meritev organ-on-a-chip, pri čemer so ugotovili, da je veliko skupin uporabljalo različne protokole in celo terminologijo, kar je oteževalo primerjavo rezultatov nist.gov. Z vzpostavitvijo skupnih standardov in najboljših praks želi skupnost pospešiti razvoj in zagotoviti, da so podatki organ-on-chip dovolj robustni za široko uporabo.
Ključno je, da organ-on-a-chip sistemi niso le laboratorijske zanimivosti – že zdaj prinašajo znanstvene vpoglede in v nekaterih primerih presegajo starejše modele. Na primer, študije so pokazale, da lahko organ čipi posnemajo človeku specifične odzive na zdravila, ki jih živalski testi niso zaznali. V eni študiji je ledvica-na-čipu pravilno napovedala toksičnost zdravila za ledvice, ki se je v živalskih poskusih zdelo varno, kasneje pa je povzročilo škodo pri ljudeh clarivate.com. Druga ekipa, ki je uporabljala krvno-žilni čip, je lahko zaznala nagnjenost določenega protitelesnega zdravila k povzročanju nevarnih krvnih strdkov – stranski učinek, ki se je pojavil le v človeških kliničnih preskušanjih in ne v živalskih testih, vendar ga je model na čipu uspešno ponovil clarivate.com. Takšni preboji dokazujejo, da lahko organ čipi razkrijejo učinke zdravil, ki jih tradicionalne metode spregledajo. Raziskovalci so razvili organ-on-chip modele za bolezni od pljučnih okužb do Alzheimerjeve bolezni in raka, kar omogoča eksperimente na človeških tkivnih analogih teh stanj. Kot primer, možganski organoidni čipi (včasih imenovani “mini-možgani na čipu”) se uporabljajo za preučevanje varnosti nevroloških zdravil: farmacevtska študija je pokazala, da lahko človeški model mini-možganov zanesljivo zazna nevrotoksične stranske učinke več deset znanih zdravil cen.acs.org. Hiter napredek takšnih mikrofizioloških sistemov znanstvenikom omogoča nova orodja za raziskovanje biologije in testiranje zdravljenj na načine, ki še pred nekaj leti niso bili mogoči.
Prednosti v primerjavi s tradicionalnim testiranjem na živalih
Tehnologija organ-on-a-chip ponuja ogromne prednosti v primerjavi s tradicionalnim testiranjem na živalih, saj odpravlja številne omejitve in pomisleke, ki že dolgo pestijo raziskave na živalih. Najpomembnejše je vprašanje relevantnosti za človeka. Ker organ čipi uporabljajo dejanske človeške celice in poustvarjajo vidike delovanja človeških organov, so njihovi rezultati pogosto bolj neposredno uporabni za človeške bolnike. Nasprotno pa se tudi najboljši živalski modeli lahko v ključnih pogledih razlikujejo od ljudi. Zdravila, ki delujejo pri miših, pogosto ne delujejo pri ljudeh, nevarni stranski učinki pa se pri živalih zaradi razlik med vrstami morda sploh ne pojavijo. Pravzaprav približno 9 od 10 kandidatov za zdravila, ki uspešno opravijo teste na živalih, na koncu propade v kliničnih preskušanjih na ljudeh zaradi varnostnih ali učinkovitostnih razlogov cen.acs.org. Ta visoka stopnja neuspeha močno kaže, da so živalski modeli nepopolni nadomestki za človeško biologijo. »Človeški možgani so neverjetno kompleksni… Živali preprosto nimajo možganov, ki bi bili kakorkoli primerljivi s človeškimi,« poudarja Alif Saleh, direktor podjetja za organoide na čipu. »Ideja, da lahko možgani miši ali podgane… napovedujejo, kako bi človeški možgani reagirali na določeno zdravilo – to ni verodostojno« cen.acs.org. Z raziskovanjem na tkivih, pridobljenih od ljudi, v organ čipih lahko raziskovalci dobijo rezultate, ki so bolj napovedni za to, kaj se bo zgodilo pri dejanskih bolnikih, še posebej pri kompleksnih, človeku specifičnih organih, kot so možgani.
Te vpoglede, relevantne za človeka, imajo resnične posledice za varnost zdravil. Organ čipi so že pokazali sposobnost zaznavanja toksičnih učinkov, ki so jih živali spregledale. Na primer, študija človeške jeter-na-čipu je uspela identificirati 87 % znanih zdravil, ki povzročajo poškodbe jeter pri ljudeh cen.acs.org, kar je bistveno boljši rezultat kot pri testiranju na živalih. Čipi lahko vključujejo tudi bolniku specifične celice (na primer inducirane pluripotentne matične celice bolnika), kar omogoča testiranje odzivov na zdravila na modelih, ki odražajo genetske in bolezenske posebnosti dejanskih skupin bolnikov. To bi lahko zmanjšalo tveganje za nepričakovane neželene reakcije, ko zdravilo vstopi v klinična preskušanja.
Druga velika prednost je hitrost in učinkovitost. Tradicionalni testi na živalih za varnost zdravil lahko trajajo leta in stanejo milijone dolarjev na spojino theregreview.org. Vzdrževanje kolonij laboratorijskih živali, izvajanje dolgotrajnih študij in analiza rezultatov je počasen in drag proces. Sistemi organov-na-čipu lahko, ko so enkrat vzpostavljeni, pogosto zagotovijo podatke hitreje in z manjšimi količinami testirane učinkovine. Razvijajo se avtomatizirani izpisi in visokoprepustne platforme čipov (s številnimi vzporednimi mikroorganskimi testi na plošči), ki omogočajo bistveno hitrejše preverjanje spojin kot z uporabo živali. Čeprav se tehnologija še razvija, obstaja upanje, da bi lahko nabor človeških organskih čipov nekega dne nadomestil večmesečne študije na živalih z hitrejšimi in vitro testi, kar bi prihranilo čas in vire pri razvoju zdravil. Študija, ki jo navaja FDA, je pokazala, da so računalniško zasnovani modeli človeških srčnih celic napovedali določene srčne stranske učinke z 89 % natančnostjo, v primerjavi s samo 75 % natančnostjo pri testih na živalih clarivate.com, kar poudarja potencial novih pristopov, da so ne le hitrejši, ampak tudi natančnejši od živalskega “zlatega standarda”. Ko se ti modeli organov-na-čipu še izboljšujejo, lahko bistveno zmanjšajo drage neuspehe zdravil v poznih fazah, saj problematične spojine odkrijejo že zgodaj v razvoju.
Z etičnega in družbenega vidika je zmanjšanje uporabe živali samo po sebi izjemna korist. Vsako leto je v laboratorijih žrtvovanih nešteto podgan, miši, psov, primatov in drugih živali, ki pogosto doživljajo bolečino ali stisko theregreview.org, science.rspca.org.uk. Nadomestitev vsaj dela teh testiranj s študijami na organih-na-čipu pomeni manj trpljenja čutečih bitij. To je v skladu z dolgo uveljavljenim načelom “3R” v znanosti (Zamenjava, Zmanjšanje, Izboljšanje uporabe živali) clarivate.com. Družba vse bolj zahteva metode testiranja brez krutosti – kar se odraža v pritisku potrošnikov in zakonodaji (na primer prepoved kozmetike, testirane na živalih v EU, ter novi zakoni, ki spodbujajo alternative pri testiranju zdravil). Tehnologija organov-na-čipu neposredno odgovarja na etični poziv k nadomestitvi poskusov na živalih s humanimi alternativami, brez kompromisov glede varnosti. Pravzaprav obeta rešitev, ki koristi tako ljudem kot živalim. Testiranje na živalih je omejeno tudi z etičnimi omejitvami, ki jih čipi, ki posnemajo človeka, nimajo – raziskovalci lahko v teoriji preizkušajo organske čipe z višjimi odmerki ali tveganimi scenariji, ki jih pri živalih ali ljudeh nikoli ne bi smeli izvajati, kar lahko omogoči celovitejše odkrivanje nevarnosti.
Nazadnje lahko organi na čipu zajamejo vidike človeške biologije, ki jih testi na živalih pogosto ne morejo. Omogočajo neposredno opazovanje odzivov človeških celic pod mikroskopom ali prek senzorjev, kar ni mogoče v telesu žive živali. Raziskovalci lahko opazujejo gibanje imunskih celic čez steno krvne žile na čipu ali merijo sproščanje vnetnih signalov iz pljučnih celic v realnem času, ko so izpostavljene toksinu. Ta raven podrobnosti pomaga pri razumevanju mehanizmov delovanja zdravil in bolezni ter zagotavlja bogatejše podatke kot grobi končni rezultati številnih testov na živalih. Poleg tega je mogoče organe na čipu zasnovati tako, da predstavljajo raznolike človeške populacije z uporabo celic različnih darovalcev – vključno s tistimi s posebnimi genetskimi ozadji ali boleznimi – s čimer se naslavlja problem, da živalski modeli ne odražajo človeške genetske raznolikosti. Vse te prednosti nakazujejo, da lahko sistemi organov na čipu, ko bodo dozoreli, ne le zmanjšajo odvisnost od živali, temveč tudi uvedejo novo dobo bolj napovedljivega, humanega in informativnega testiranja zdravil.
Omejitve in izzivi
Kljub svojemu vznemirljivemu potencialu se tehnologija organov na čipu še vedno sooča z pomembnimi izzivi in omejitvami, ki jih je treba premagati, da bi lahko v celoti izpolnila svoja obljubljena pričakovanja. Eden od takojšnjih izzivov je, da organi na čipu danes še ne morejo popolnoma nadomestiti testiranja na živalih v postopku odobritve zdravil gao.gov. Običajno se uporabljajo skupaj z živalmi in drugimi metodami, ne pa namesto njih. Za to obstaja več razlogov. Prvič, človeška biologija je izjemno zapletena – poustvariti celoten živi organizem na čipu je veliko bolj zapleteno kot modelirati en ali dva organa v izolaciji. Večina trenutnih organov na čipu se osredotoča na en sam organ ali majhno mrežo tkiv. Manjkajo jim popolne sistemske interakcije, ki so prisotne v organizmu celotnega telesa (na primer hormonska regulacija med organi ali preplet možganov z drugimi sistemi). Tudi najnaprednejši večorganski čipi do danes vključujejo le nekaj vrst organov, kar je sicer impresivno, a še vedno ne dosega simulacije celotnega človeškega telesa. Kot je bilo nedavno zapisano v enem pregledu, je popolno poustvarjanje zapletenih interakcij v živem organizmu izjemno težko, zato je konec testiranja na živalih, čeprav realna možnost za prihodnost, “lahko počasen”, dokler te tehnologije ne bodo zmožne zajeti te kompleksnosti clarivate.com.
Tehnični izzivi so prav tako pomembni. Ustvariti robusten, ponovljiv organ-na-čipu ni preprosto – zahteva strokovno znanje iz celične biologije, mikroinženiringa in biomaterialov. Ena od težav, s katerimi se soočajo raziskovalci, je pridobivanje zanesljivih človeških celic visoke kakovosti. Mnogi organi na čipu uporabljajo celice, pridobljene iz matičnih celic ali darovanih tkiv, vendar so te lahko spremenljive. Strokovnjaki ocenjujejo, da je le približno 10–20 % pridobljenih človeških celic dovolj visoke kakovosti za uporabo v študijah organov na čipu gao.gov. Celice morda ne preživijo dolgo ali se ne obnašajo normalno na čipu, še posebej, če izvirajo iz različnih virov. Zaradi tega je težko zagotoviti doslednost. Poleg tega trenutno na tem področju primanjkuje standardizacije. Različni laboratoriji in podjetja uporabljajo različne materiale, zasnove kanalov, vrste celic in metode odčitavanja za svoje čipe nist.gov. Posledično rezultati enega modela organa na čipu morda niso neposredno primerljivi z rezultati drugega, tudi če nominalno predstavljata isti organ. Ta pomanjkanje standardiziranih protokolov in meril ovira širšo uporabo, saj farmacevtska podjetja in regulatorji potrebujejo zaupanje, da je določen test na čipu zanesljiv in ponovljiv. Potekajo prizadevanja za reševanje tega: leta 2023 so na primer znanstveniki in regulatorji organizirali delavnice za določitev meril za validacijo metod organ-na-čipu in za usklajevanje standardov na svetovni ravni ema.europa.eu, nist.gov. Uveljavljanje referenčnih meril (npr. kako natančno mora jetrni čip napovedati znane toksine) in kvalifikacija čipov za določene »kontekste uporabe« (kot je ledvični čip za presejanje nefrotoksičnosti) sta aktivni področji dela.
Drug izziv je prilagodljivost in pretočnost. Medtem ko so nekateri čipi že izdelani v formatih za veliko količino, je veliko sistemov organ-na-čipu še vedno v bistvu ročno izdelanih v akademskih laboratorijih ali malih zagonskih podjetjih. Proizvodnja v večjem obsegu z dosledno kakovostjo in izvajanje številnih čipov vzporedno za velike študije ni preprosta naloga. Tehnologija bo morala postati bolj uporabniku prijazna in industrializirana, da jo bodo farmacevtska podjetja rutinsko uporabljala. Avtomatizirano rokovanje s tekočinami, slikanje in analiza podatkov za eksperimente na čipih so še vedno v fazi izpopolnjevanja. Stroški so lahko tudi omejevalni dejavnik: trenutno je vzpostavitev testov organ-na-čipu lahko dražja in bolj časovno zahtevna kot nekateri enostavnejši laboratorijski testi. Ameriški urad za odgovornost vlade navaja, da nekatera raziskava organ-na-čipu stane več in traja dlje kot tradicionalne študije na živalih ali celičnih kulturah, vsaj v teh zgodnjih fazah gao.gov. Sčasoma se bodo stroški morda znižali z boljšo proizvodnjo in širšo uporabo, vendar trenutno proračunske omejitve pomenijo, da se čipi uporabljajo selektivno.
Interpretacija in potrjevanje podatkov predstavljata dodatne ovire. Regulatorji in industrijski znanstveniki morajo biti prepričani, da rezultati organov-na-čipu natančno ustrezajo izidom pri ljudeh. To zahteva obsežne validacijske študije, ki primerjajo napovedi čipov s pravimi kliničnimi podatki in z raziskavami na živalih. Trenutno to področje še vedno zbira te dokaze. Poročilo GAO je poudarilo, da pomanjkanje dobro dokumentiranih meril in validacijskih študij otežuje končnim uporabnikom, da bi vedeli, koliko zaupanja lahko vložijo v rezultate določenega organskega čipa gao.gov. Na primer, če čip za jetra pokaže, da je zdravilo varno, kako prepričani smo lahko, da ne bo povzročilo poškodb jeter pri ljudeh? Za vzpostavitev tega zaupanja bo potreben čas in več študij. Podjetja so lahko tudi zadržana pri odprtem deljenju podatkov – pogosto iz konkurenčnih ali intelektualnoplastninskih razlogov – kar upočasnjuje skupno učenje gao.gov. Povečano deljenje podatkov in sodelovanje, morda prek konzorcijev ali javno-zasebnih partnerstev, bi pomagalo, da bi se področje hitreje razvijalo.
Nazadnje obstajajo regulativne nejasnosti. Ker je organ-na-čipu nova tehnologija, se številni regulatorji z njo še vedno seznanjajo. Smernice o tem, kako uporabiti podatke čipov v vlogah za zdravila, se šele zdaj oblikujejo. FDA in druge agencije so se zgodovinsko zanašale na podatke iz raziskav na živalih, sprememba teh ustaljenih praks pa zahteva previdno razpravo. V začetku leta 2025 so strokovnjaki poročali, da imajo regulatorji »nižjo stopnjo seznanjenosti z OOC kot z drugimi metodami« in da bi lahko bila navodila agencij jasnejša gao.gov. To se začenja spreminjati (kot bomo obravnavali v naslednjem razdelku), vendar dokler ne bodo vzpostavljeni formalni okviri, bodo nekateri razvijalci zdravil morda zadržani pri večjih naložbah v organske čipe, saj ne vedo, kako bodo regulatorji obravnavali podatke. Povzetek: čeprav imajo sistemi organ-na-čipu izjemen potencial, še niso čudežna rešitev. Za njihovo robustnost, zanesljivost in široko uporabnost ostajajo pomembni znanstveni in praktični izzivi. Premagovanje teh izzivov bo zahtevalo nadaljnje raziskave in razvoj, naložbe ter tesno sodelovanje med znanstveniki, industrijo in regulatorji – a napredek je že v teku.
Globalni regulativni razvoj
Regulativne agencije po vsem svetu prepoznavajo potencial organov-na-čipu in sorodnih neživalskih testnih metod, zato so začele posodabljati politike, da bi omogočile in spodbujale te inovacije. V Združenih državah Amerike je do pomembne spremembe prišlo s sprejetjem FDA Modernization Act 2.0 konec leta 2022. Ta dvostranski zakon je odpravil desetletja staro zahtevo, da morajo biti vsi novi kandidati za zdravila morajo testirani na živalih, preden vstopijo v klinična preskušanja na ljudeh clarivate.com. Z drugimi besedami, ameriška Uprava za hrano in zdravila (FDA) lahko zdaj sprejme alternativne podatke predkliničnih testiranj, vključno s podatki iz in vitro modelov, kot je organ-na-čipu, namesto da bi strogo zahtevala študije na živalih. To je bila velika zmaga za zagovornike raziskav brez uporabe živali, ki so dolgo trdili, da zastarela zakonodaja preprečuje uporabo sodobnejših in boljših metod. Kot je poudaril predstavnik FDA, lahko agencija zdaj odobri zdravila za klinična preskušanja na ljudeh z uporabo »nekliničnih testov«, kot so organi na čipu, organoidi, računalniški modeli in drugi pristopi, namesto da bi se zanašala izključno na podatke iz živih živali emulatebio.com, pubmed.ncbi.nlm.nih.gov. Vendar pa je sprejetje zakona šele prvi korak – uveljavljanje te fleksibilnosti v praksi je postopen proces.Hitro naprej do leta 2025, FDA pa je pokazala še močnejšo podporo za opuščanje testiranja na živalih. Aprila 2025 je FDA napovedala drzen načrt za postopno ukinitev številnih testiranj na živalih v naslednjih 3–5 letih cen.acs.org. Agencija je izjavila, da je njen cilj, da postanejo študije na živalih “izjema in ne pravilo” pri ocenjevanju varnosti zdravil, začenši z določenimi področji izdelkov, kot so zdravila z monoklonskimi protitelesi, in razširitvijo na vse vrste zdravil cen.acs.org. FDA je celo nakazala, da bi lahko ponudila pospešen pregled za vloge za zdravila, ki uporabljajo potrjene alternativne metode namesto živali cen.acs.org. Opazovalci iz industrije so to opisali kot prelomni trenutek. “Zdi se kot ključni prelomni, zgodovinski trenutek,” je dejal dr. Tomasz Kostrzewski, glavni znanstveni direktor podjetja CN Bio, britanskega podjetja za organ-on-chip tehnologijo, glede novega načrta FDA. “To je točka, kjer FDA pravi: ‘Popolnoma smo zavezani, da v 3–5 letih napredujemo in se oddaljimo od uporabe živali.’” cen.acs.org. Ta jasen in premišljen premik v politiki je dal nov zagon industriji organ-on-chip – podjetja so po objavi FDA poročala o takojšnjem povečanju zanimanja s strani vlagateljev in farmacevtskih strank cen.acs.org.
Na drugi strani Atlantika tudi Evropa sprejema ukrepe za vključitev organ-on-a-chip v regulativni okvir. Septembra 2021 je Evropski parlament sprejel resolucijo, ki poziva k akcijskemu načrtu na ravni EU za pospešitev prehoda na inovacije brez uporabe živali ema.europa.eu. Ta politična pobuda je spodbudila evropske regulatorje k ukrepanju. Evropska agencija za zdravila (EMA) je ustanovila posebno delovno skupino 3R, ki je leta 2023 začela prizadevanja za kvalifikacijo in validacijo mikro-fizioloških sistemov (vključno z organ-on-chip) za regulativno uporabo ema.europa.eu. Delovni načrt EMA vključuje organizacijo delavnic z industrijo in akademsko sfero, opredelitev regulativnih meril za sprejemljivost za teste organ-on-chip v določenih kontekstih (na primer uporaba jetrnega čipa za oceno toksičnosti zdravil) in celo mednarodno sodelovanje za usklajevanje teh meril ema.europa.eu. Pravzaprav so regulatorji iz ZDA, Evrope in drugih regij ustanovili »svetovni grozd« za usklajevanje novih pristopov in izmenjavo znanja o tem, kako jih ocenjevati ema.europa.eu. Ta globalna uskladitev je pomembna – pomeni, da se agencije med seboj pogovarjajo, da bi zagotovile, da bi na primer metodo testiranja, ki jo sprejme FDA, lahko sprejela tudi EMA ali japonski organi in obratno.Evropa je prav tako podprla alternativno testiranje prek institucij, kot je EU Referenčni laboratorij za alternative testiranju na živalih (EURL ECVAM), ki že vrsto let raziskuje in potrjuje metode brez uporabe živali clarivate.com. Zagon s politične strani (Evropski parlament) in znanstvene strani (EMA in ECVAM) nakazuje, da Evropa postavlja temelje za morebitno odobritev podatkov o varnosti zdravil iz modelov organ-on-a-chip. Čeprav do leta 2025 noben večji regulator še ni popolnoma odpravil testiranja na živalih, je smer jasno usmerjena v prihodnost, kjer bodo organ-on-chip in drugi testi brez živali igrali osrednjo vlogo pri ocenjevanju varnosti.
Začenjajo se pojavljati konkretni primeri, ko regulatorji sprejemajo organ-on-a-chip. Leta 2024 je biotehnološko podjetje Argenx vključilo podatke iz MIMETAS liver-on-a-chip modela kot del vloge za dovoljenje za klinično preizkušanje zdravila (IND) pri FDA – domnevno eden prvih primerov, ko so podatki organ-on-a-chip podprli uradno prijavo zdravila mimetas.com. Testi organ-on-a-chip so pomagali prikazati varnostni profil novega zdravila Argenx v sistemu, ki je relevanten za človeka, regulatorji pa so to sprejeli kot dopolnilni dokaz. Generalni direktor MIMETAS-a, Jos Joore, je poudaril pomen: “S sprejemanjem naprednih človeških in vitro modelov namesto tradicionalnih metod, kot sta 2D celična kultura in živalski modeli, lahko premostimo ključno vrzel pri razvoju novih terapij.” mimetas.com Ta primer ponazarja, kako se regulatorne spremembe (kot je Zakon o modernizaciji FDA) uresničujejo v praksi, saj so podjetja dovolj samozavestna, da v svoje prijave vključujejo rezultate organ-on-a-chip.
V prihodnjih letih lahko pričakujemo izdajo bolj formalnih smernic. FDA ima svojo pobudo Advancing Alternative Methods, ki zagotavlja vire in financiranje za razvoj in potrjevanje metod, kot so organ-on-chip clarivate.com. EMA, kot je bilo omenjeno, pripravlja smernice. Agencije za regulativno znanost prav tako financirajo raziskave za neposredno primerjavo živalskih študij z rezultati organ-on-a-chip, da bi zgradili dokazno bazo, potrebno za širše sprejemanje. Omeniti velja, da bodo regulatorji verjetno ubrali previden pristop: zgodnja uporaba organ-on-chip bo morda kot dopolnilo k podatkom iz živalskih študij (za dodatne vpoglede ali zmanjšanje števila potrebnih živali, ne pa za njihovo popolno zamenjavo). Če pa se bodo te metode še naprej izkazovale, je mogoče, da bi za določene teste – npr. toksičnost za jetra ali draženje kože – organ-on-a-chip postal uradno priznan nadomestek za živalski test. Smer je začrtana: globalno se regulatorno okolje spreminja in sprejema inovativne metode testiranja zdravil, ki ne temeljijo na živalih. Desetletje 2020 se oblikuje kot obdobje, ko bo organ-on-a-chip prešel iz laboratorija v sprejet del postopka odobritve zdravil.
Komercialni akterji in tržna dejavnost
Z vse večjo znanstveno potrditvijo in podporo regulatorjev je področje organov-na-čipu doživelo porast aktivnosti inovativnih zagonskih podjetij, akademskih spin-offov in celo uveljavljenih podjetij. Okoli oblikovanja in dobave teh “organov-na-čipu” platform farmacevtskim in raziskovalnim organizacijam se je oblikovala majhna, a hitro rastoča industrija. Morda je najbolj znan igralec Emulate, Inc., podjetje s sedežem v Bostonu, ki je nastalo iz Wyss Inštituta na Harvardu (skupina, ki je pionirsko razvila pljuča-na-čipu). Emulate proizvaja vrsto organ čipov (jetra, črevesje, pljuča, možgani itd.) in je v ospredju komercializacije te tehnologije. Po besedah direktorja podjetja Emulate se je zanimanje za njihove organske čipe v zadnjem času močno povečalo – potem ko je FDA napovedala načrt za zmanjšanje testiranja na živalih, je Emulate “prejemal povpraševanja potencialnih strank” in celo slišal od vlagateljev, ki so želeli vložiti več denarja v podjetje cen.acs.org. To je jasen znak, da trg pričakuje rast povpraševanja po rešitvah organov-na-čipu, saj farmacija spreminja svoje razvojne strategije.
Emulate ni edini; več drugih podjetij prav tako izstopa. CN Bio, podjetje s sedežem v Združenem kraljestvu, ponuja sisteme organov-na-čipu in je razvilo večorgansko platformo (pogosto imenovano “mikrofiziološki sistem”), ki lahko poveže jetra z drugimi organskimi moduli. CN Bio je aktiven v partnerstvih in pri objavljanju validacijskih študij svojih jetrnih čipov za testiranje toksičnosti. MIMETAS, s sedežem na Nizozemskem, je še en vodilni – znan po svoji tehnologiji OrganoPlate®, ki je v bistvu mikrofluidna plošča, ki vsebuje številne miniaturne modele organov za visokozmogljivo testiranje. MIMETAS je sklenil sodelovanja z velikimi farmacevtskimi podjetji; na primer, leta 2023 je vstopil v strateško partnerstvo z Astellas Pharma za uporabo modelov organov-na-čipu pri raziskavah zdravil za raka mimetas.com. Mimetas je sodeloval tudi z biotehnološkim podjetjem Argenx, kot je bilo omenjeno, in zagotovil podatke organ-na-čipu za vlogo IND – mejnik, ki dokazuje komercialno pomembnost njihove platforme mimetas.com.
V Združenih državah se Hesperos, Inc. (startup s sedežem na Floridi, ki ga je soustanovil pionirski raziskovalec Michael Shuler) osredotoča na večorganske sisteme in ponuja storitve testiranja z uporabo svojih modelov “človek-na-čipu”. Po poročilih je Hesperos sodeloval z velikimi farmacevtskimi podjetji, kot so Sanofi, AstraZeneca in Apellis, pri preverjanju varnosti in učinkovitosti kandidatov za zdravila z uporabo svojih večorganskih čipov cen.acs.org. Ta partnerstva z znanimi farmacevtskimi podjetji kažejo, da tudi velika podjetja ocenjujejo podatke organov-na-čipu poleg tradicionalnih študij. Drugo pomembno ameriško podjetje je AxoSim, ki se specializira za modele živcev in možganov (kot so “mini-možgani” in platforme živčevje-na-čipu) za testiranje nevroloških učinkov; tudi oni so pritegnili biotehnološke stranke, ki jih zanima ocenjevanje nevrotoksičnosti brez uporabe živalskih modelov cen.acs.org.Sektor organov-na-čipu vključuje tudi podjetja, kot sta TissUse (Nemčija), ki ponuja platformo “večorganski bioreaktor”, in Nortis (ZDA), znan po svojih mikrofluidnih žilnih čipih. Tudi velika pogodbeno-raziskovalna podjetja (CRO), kot je Charles River Laboratories, so začela vlagati v tehnologijo organov-na-čipu ali sodelovati s podjetji za organe-na-čipu criver.com (saj pričakujejo, da bodo stranke zahtevale te teste). Skratka, oblikuje se ekosistem proizvajalcev, ponudnikov storitev in sodelavcev.
Tržna pot za organe-na-čipu je zelo obetavna. Čeprav je danes še vedno razmeroma majhen v denarnem smislu, hitro raste. Poročila o tržnih raziskavah ocenjujejo, da je bil svetovni trg organov-na-čipu v zgodnjih 2020-ih vreden le približno 150 milijonov dolarjev, vendar napovedujejo eksplozivno rast (30–40 % letno) v prihodnjih letih grandviewresearch.com. Nekatere napovedi pričakujejo, da bo trg do konca tega desetletja dosegel skoraj 1 milijardo dolarjev grandviewresearch.com, kar bo spodbudila vse večja uporaba pri odkrivanju zdravil, testiranju toksičnosti in akademskih raziskavah. To rast poganja ne le povpraševanje farmacije, temveč tudi financiranje vladnih pobud in raziskovalnih štipendij, ki si prizadevajo izboljšati metode testiranja. Na primer, agencije, kot je ameriški NIH, so financirale programe “Tissue Chip” za razvoj modelov organov-na-čipu za bolezni in celo poslale nekatere od teh čipov na Mednarodno vesoljsko postajo za eksperimentiranje v mikrogravitaciji (s čimer se širi obseg uporabe te tehnologije).
Tudi zanimanje vlagateljev za zagonska podjetja na področju organov-na-čipu sledi temu trendu. Tvegan kapital in korporativni vlagatelji vidijo potencial teh tehnologij za revolucijo v delih več kot 180 milijard dolarjev vrednega trga predkliničnih raziskav. Podjetje Emulate je na primer zbralo pomembna sredstva in sklenilo pogodbe za dobavo čipov za testiranje varnosti zdravil (eno od partnerstev je vključevalo Moderno, ki je uporabila Emulate-ov čip za jetra za preverjanje varnosti lipidnih nanodelcev, uporabljenih pri dostavi mRNA cepiv) cen.acs.org. Ker predpisi vse bolj favorizirajo podatke, pridobljene brez uporabe živali, bodo farmacevtska podjetja morda vložila več sredstev v testiranje na organih-na-čipu, da bi ostala v prednosti, kar bo še dodatno spodbudilo trg.
Seveda pa z možnostmi pride tudi konkurenca in nekaj težav pri rasti. Podjetja morajo dokazati, da so njihovi specifični modeli organov-na-čipu zanesljivi in znanstveno veljavni. Pogosto tesno sodelujejo z regulativnimi organi pri potrjevanju svojih naprav. Obstajajo poročila o manjših podjetjih na področju organov-na-čipu, ki se soočajo s finančnimi težavami, še posebej, če so odvisna od državnih pogodb, ki so lahko nestanovitne cen.acs.org. Vendar pa je splošni trend, da se komercialna dejavnost intenzivira. Na tem področju prihaja tudi do združevanja disciplin – biotehnološka podjetja zaposlujejo mikroinženirje, strokovnjake za programsko opremo in biologe, da bi izpopolnili te izdelke. Ko se bo pojavilo več uspešnih zgodb (na primer, če bo zdravilo, razvito s pomočjo organov-na-čipu, prišlo na trg), bo to še dodatno potrdilo poslovno upravičenost te tehnologije. Skratka, industrija organov-na-čipu prehaja iz nišne, pionirske faze v bolj zrelo fazo širjenja in integracije v glavni tok razvoja zdravil, podprto z ugodnimi regulativnimi in družbenimi vetrovi v hrbet.
Etične in družbene posledice
Vzpon tehnologije organ-on-a-chip prinaša globoke etične in družbene posledice, večinoma zelo pozitivne, vendar tudi z nekaterimi premisleki glede načina izvajanja biomedicinskih raziskav. Na etičnem področju je najbolj očitna prednost možnost znatnega zmanjšanja (in končne odprave) uporabe živali pri testiranju zdravil in raziskavah. To naslavlja dolgoletno etično vprašanje: tradicionalno testiranje zdravil je zahtevalo žrtvovanje neštetih živali, kar je sprožalo pomisleke glede dobrobiti živali. Zamenjava teh testov s čipi na osnovi človeških celic pomeni, da bi bilo veliko manj živali izpostavljenih eksperimentiranju. Organizacije za zaščito živali so ta trend pozdravile – ko je FDA napovedala odmik od testiranja na živalih, so bile skupine za pravice živali med najglasnejšimi, ki so slavile cen.acs.org. Tudi javnost je vse bolj zaskrbljena glede načina testiranja izdelkov. Raziskave kažejo, da potrošniki raje izbirajo etično pridobljene izdelke in so pritiskali na zakonodajalce glede testiranja na živalih theregreview.org. Prehod na organ-on-a-chip je deloma odgovor na to družbeno povpraševanje po inovacijah brez krutosti. Ponuja oprijemljivo rešitev na vprašanje: »Če ne na živalih, potem kako?« – in dokazuje, da lahko zagotavljamo varnost in znanstveno strogost brez škodovanja živalim.
Druga etična razsežnost je pravičnost in človeška relevantnost raziskav. Pogosto pozabljamo, da zanašanje na živalske modele ni tvegano le za ljudi, ampak je lahko tudi nepošteno do bolnikov, če zavira ali zavaja razvoj zdravil. Na primer, če zdravilo za človeško bolezen ne uspe pri živalih in je opuščeno, človeštvo izgubi zaradi tega, ker biologija druge vrste ne ustreza naši. Nasprotno pa lahko nevarno zdravilo uspe na živalih in nato škoduje človeškim prostovoljcem v kliničnih preskušanjih. Organ-on-a-chip to rešuje s tem, da se osredotoča na človeško biologijo od začetka, kar lahko vodi do varnejših preskušanj in manj tragedij. Z zagotavljanjem bolj napovednih podatkov lahko zaščiti človeške prostovoljce pred izpostavljenostjo zdravilom, ki bi tako ali tako propadla. V tem smislu organ-on-a-chip koristi družbi z izboljšanjem varnosti kliničnih raziskav – manj udeležencev v preskušanjih je izpostavljenih tveganju – in morda tudi s pospešitvijo razvoja zdravil (saj se neučinkovite spojine lahko izločijo prej, obetavne pa prepoznajo z večjim zaupanjem).
Prehod na organ-on-a-chip in podobne metode ima tudi posledice za znanstveno skupnost in delovno silo. Ker testiranje na živalih postaja manj osrednje, bodo raziskovalci potrebovali nova znanja (na primer tkivno inženirstvo, mikrofluidika in računalniška analiza) za uporabo in razvoj teh naprednih in vitro sistemov. V laboratorijih in izobraževanju lahko pride do kulturnega premika: bodoči toksikologi in farmakologi bi se lahko usposabljali na čipih, ki posnemajo človeka, namesto da bi se učili kirurgije na laboratorijskih živalih. To bi lahko že od začetka spodbujalo bolj na človeka osredotočen način razmišljanja v raziskavah. Z etičnega vidika je veliko mladih znanstvenikov navdušenih nad tehnikami, ki ne zahtevajo škodovanja živalim, zato lahko organi na čipu naredijo biomedicinske kariere privlačnejše za tiste, ki nasprotujejo uporabi živali. Kljub temu je treba prehod skrbno upravljati za tiste, katerih preživetje trenutno temelji na raziskavah na živalih (na primer rejci laboratorijskih živali ali določeni laboratorijski tehniki). Sčasoma je mogoče vire preusmeriti – na primer objekte, ki so prej gostili živali, je mogoče preurediti v laboratorije za gojenje tkiv. Upanje je, da bo znanstveni napredek potekal z roko v roki z etičnim napredkom, organ-on-a-chip pa ponuja pot do tega.Obstajajo tudi širša družbena vprašanja, ki jih je treba upoštevati. Če bodo organ-on-a-chip in sorodne tehnologije (kot so organoidi in računalniški modeli) postale standard, bo morala družba zagotoviti, da bodo regulativni in pravni okviri posodobljeni, da bodo sledili razvoju. Na primer, kako določiti odgovornost, če je zdravilo odobreno na podlagi nove metode, ki kasneje pokaže nepričakovane učinke? Zagotavljanje ustrezne validacije metod organ-on-a-chip pomaga to ublažiti. Nekateri etiki menijo, da moramo ob sprejemanju modelov, ki temeljijo na človeku, ponovno premisliti tudi, kako opredeljujemo standarde varnosti in učinkovitosti – morda jih celo zvišati, saj bomo imeli natančnejša orodja. Na svetovni ravni je pomembna tudi pravična dostopnost do teh tehnologij: države v razvoju morda nimajo sredstev za hitro uvedbo visokotehnološkega testiranja na čipih, zato bi lahko bila potrebna mednarodna podpora ali prenos tehnologije, sicer bi lahko nastala vrzel, kjer bi se od testiranja na živalih najprej odmaknile le določene države.
Z vidika družbenih vrednot premik k testiranju brez živali odraža naraščajoče sočutje in spoštovanje do drugih živih bitij. Skladno je z idejo, da znanstveni napredek ne bi smel potekati na račun nepotrebnega trpljenja. Če bo uspešna, bi lahko tehnologija organ-on-a-chip postala vir javnega ponosa in podpore, podobno kot vesoljska tekma ali drugi veliki znanstveni podvigi, saj rešuje moralno dilemo in hkrati napreduje znanost. V prihodnosti bi lahko bili medicinski preboji cenjeni ne le zato, ker rešujejo človeška življenja, temveč tudi zato, ker ne jemljejo življenja živali v tem procesu. Že zdaj v političnih krogih opažamo jezik, ki zmanjševanje testiranja na živalih predstavlja kot znak napredka in inovativnosti ema.europa.eu.
Za zaključek lahko rečemo, da so etične in družbene posledice tehnologije organ-on-a-chip v veliki meri preobrazbene in pozitivne. Ponuja prihodnost, kjer bomo inovirali bolj humano, s čimer se znanstvene prakse usklajujejo z razvijajočimi se moralnimi pričakovanji družbe. Seveda bosta ključni preglednost in izobraževanje – javnost mora biti seznanjena s temi novimi metodami in prepričana o njihovi učinkovitosti, da se ohrani zaupanje v način testiranja zdravil. Če bo organ-on-a-chip izpolnil svojo obljubo, bomo morda na testiranje na živalih gledali kot na grob, zastarel pristop, podoben drugim zastarelim praksam v zgodovini medicine. Potovanje še ni končano, a vsak napredek na področju organ-on-a-chip nas pripelje korak bližje svetu, kjer je mogoče razvijati zdravila, ki rešujejo življenja, brez žrtvovanja laboratorijskih živali, v korist tako ljudi kot živali.
Strokovni vpogledi in pogled v prihodnost
Mnogi strokovnjaki s področij farmakologije, bioinženiringa in etike so optimistični, da bo tehnologija organ-on-a-chip igrala osrednjo vlogo v prihodnosti razvoja zdravil. Dr. Donald Ingber, harvardski profesor, ki je vodil razvoj prvega “lung-on-a-chip”, pogosto poudarja, da ti sistemi lahko »zapolnijo vrzel« med poskusi v petrijevkah in živimi ljudmi na način, kot ga nič drugega ne zmore. On in drugi poudarjajo, da organ-on-a-chip prinaša človeški kontekst v eksperimente – nekaj, česar živalski modeli po naravi nimajo. Z večjo količino potrditvenih podatkov raste tudi zaupanje v te sisteme. Vodilni v industriji, kot je Jim Corbett iz podjetja Emulate, poudarjajo, kako hitro se stvari spreminjajo: »To je jasen in premišljen premik,« je dejal Corbett o novem stališču FDA in poudaril, da je tisto, kar je bilo nekoč futuristična ideja, zdaj aktivno vključeno v regulativno znanost cen.acs.org.
Hkrati pa strokovnjaki opozarjajo, da moramo biti realistični in dosledni. Nobena posamezna metoda ne bo rešila vseh težav, organ-on-a-chip pa ni čudežna rešitev. Dr. Anthony Holmes iz NC3Rs v Združenem kraljestvu je poudaril, da bo kombinacija metod – organ-on-a-chip, računalniško modeliranje, visokozmogljivi celični testi – skupaj nadomestila teste na živalih in da je sodelovanje ključno. To mnenje delijo tudi regulatorji, ki vključujejo deležnike prek delavnic in delovnih skupin nist.gov. Prihodnost, ki si jo predstavljajo, je prihodnost »novih pristopnih metodologij«, ki delujejo usklajeno za izboljšanje napovedi. V tej prihodnosti je organ-on-a-chip viden kot temeljna tehnologija, ki lahko simulira odzive človeških organov, medtem ko lahko druga orodja (kot so računalniški modeli) simulirajo sistemsko fiziologijo ali genetiko. Skupaj bi to lahko naredilo teste na živalih odvečne.
Eden izstopajočih vpogledov iz industrije je podal izvršni direktor podjetja Mimetas, ki je komentiral vlogo IND, podprto z njihovimi podatki organ-on-chip: zgodnje sprejemanje modelov, relevantnih za človeka, lahko pospeši razvoj terapij mimetas.com. To odraža širši premik v razmišljanju – uporaba človeške biologije kot privzetega testnega okolja, namesto zanašanja na ekstrapolacijo med vrstami. Pričakuje se, da se bo s pojavom več uspešnih zgodb (na primer zdravil, katerih nevarni stranski učinek je bil zaznan s čipom, ali terapije, razvite hitro zahvaljujoč čipom), celoten farmacevtski pristop premaknil k “človek-prvi” testnim modelom. Podjetja, ki se bodo temu prilagodila, bodo verjetno imela konkurenčno prednost, saj bodo lahko hitro prepoznala neuspešne (slaba zdravila izločila prej) in se osredotočila na obetavne kandidate.
Ob pogledu v prihodnost strokovnjaki napovedujejo nekaj fascinantnih razvojnih dosežkov. Personalizirana medicina bi lahko bila močno okrepljena z organ-on-a-chip: predstavljajte si, da vzamete celice bolnika z določenim rakom, vzgojite mikro-tumor na čipu skupaj z bolnikovimi lastnimi imunskimi celicami in nato testirate nabor zdravil, da vidite, katero deluje najbolje – vse to še preden zdravite bolnika. To bi lahko postalo resničnost in bi omogočilo prilagojeno zdravljenje posameznikom z doslej nepredstavljivo natančnostjo. Raziskovalci prav tako preučujejo integracijo CRISPR genske urejanja z organ čipi za modeliranje genetskih bolezni na čipu in testiranje genskih terapij. Drugo področje je okoljsko in kemijsko testiranje – regulativne agencije, odgovorne za varnost kemikalij (ne le zdravil), jih zanima uporaba organ čipov za testiranje kozmetike, aditivov za živila ali industrijskih kemikalij na toksičnost brez testiranja na živalih. EPA v ZDA ima na primer pobude za zmanjšanje testiranja kemikalij na živalih do leta 2035, organ čipi pa bodo verjetno del te rešitve.
Povzetek: strokovno soglasje je, da je tehnologija organ-on-a-chip na pragu revolucije v načinu testiranja zdravil in raziskav bolezni, vendar bo za uresničitev njenega polnega potenciala potreben nadaljnji trud. Optimizem spremlja občutek odgovornosti: temeljito validirati te sisteme, zagotoviti njihovo dostopnost in pravilno uporabo ter široko deliti znanje. Ko to področje dozoreva, se nekoč nepredstavljiva ideja o razvoju zdravil brez testiranja na živalih približuje resničnosti. Vsak majhen mikrofluidni čip z živimi človeškimi celicami predstavlja tako znanstveni preboj kot etični napredek. Skupaj nas vodijo v prihodnost varnejšega, hitrejšega in bolj humanega odkrivanja zdravil – prihodnost, kjer podgane, zajci in opice niso več privzeti testni subjekti, in kjer človeška biologija na čipu vodi pot k reševanju človeških življenj.
Viri:
- Ingber, D. et al., Wyss Institute, Harvard – Pregled človeških organov-na-čipu cen.acs.org
- U.S. GAO – Človeški organ-na-čipu: prednosti pred testiranjem na živalih, izzivi pri sprejemanju (maj 2025) gao.gov
- Walrath, R., Chemical & Engineering News (maj 2025) – »Premik FDA od testiranja na živalih odpira vrata proizvajalcem organoidov« cen.acs.org
- Lake, D., Lab on a Chip Blog (RSC) – »Prelomne tehnologije v Organ-on-a-Chip« (jul 2024) blogs.rsc.org
- Clarivate Analytics – »Onkraj testiranja na živalih: vzpon organov-na-čipu« (okt 2024) b clarivate.com
- NIST News – »Razvoj standardov za raziskave Organ-on-a-Chip« (feb 2024) nist.govnist.gov
- EMA 3Rs Working Party Report (2023) – Kvalifikacija Organ-on-Chip za regulativno uporabo ema.europa.eu
- Columbia Engineering News – »Plug-and-Play Organ-on-a-Chip« (apr 2022) engineering.columbia.edu
- Mimetas Press Release – Podatki Organ-on-Chip v vlogi FDA IND (jul 2024) mimetas.com
- RSPCA Science – Statistika živali v raziskavah science.rspca.org.uk
- The Regulatory Review (Penn Law) – »Ali je čas, da končamo testiranje na živalih?« (jan 2024) theregreview.org
- C&EN / Biospace – Trg za testiranje na živalih in stopnje neuspeha cen.acs.org
