'Οργανο σε τσιπ: Η εξέλιξη που θα καταργήσει τα πειραματόζωα

Τον περασμένο Φεβρουάριο, πραγματοποιήθηκε δημοψήφισμα στην Ελβετία, έπειτα από εκστρατεία ακτιβιστών για τα δικαιώματα των ζώων, με το ερώτημα αν θα πρέπει να απαγορευτούν οι δοκιμές φαρμάκων και θεραπειών σε πειραματόζωα. Οι πολίτες απέρριψαν το αίτημα των οργανώσεων, ψηφίζοντας σε ποσοστό 60% υπέρ της συνέχισης των δοκιμών. Η εξέλιξη ανακούφισε πανεπιστημιακά ερευνητικά εργαστήρια, καθώς και φαρμακευτικές εταιρείες - μεταξύ αυτών παγκόσμιοι κολοσσοί- που δραστηριοποιούνται στη χώρα, που εξήγησαν πως τα οι δοκιμές σε ζώα είναι απαραίτητο βήμα στην διαδικασία ανάπτυξης νέων φαρμάκων. Ωστόσο το ισχυρό ποσοστό 40% υπέρ της απαγόρευσης ενέτεινε τον προβληματισμό για το μέλλον.

"Το αποτέλεσμα του δημοψηφίσματος είναι δεσμευτικό. Πολλοί από τους συναδέλφους μας φοβήθηκαν για το ενδεχόμενο ότι θα έπρεπε να κλείσουμε τα εργαστήριά μας και να μετακομίσουμε σε άλλη χώρα", αναφέρει στο iatronet.gr ο Θύμιος Μητσιάδης (φωτογραφία), καθηγητής στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου της Ζυρίχης και διευθυντής του Ινστιτούτου Στοματικής Βιολογίας, συμπληρώνοντας: "Ήταν μια μεγάλη πρόκληση και μας έδωσε το έναυσμα να γίνουμε πιο προσεκτικοί στην εργασία μας και να χρησιμοποιούμε τον μικρότερο δυνατό αριθμό ζώων".

Ο Έλληνας επιστήμονας και το Εργαστήριο που διευθύνει ασχολούνται εδώ και δέκα χρόνια ερευνητικά με το organ on a chip (όργανο σε τσιπ), μια πρακτική που ευελπιστούν ότι στο μέλλον θα καταργήσει την ανάγκη χρήσης πειραματόζωων. Ο ίδιος εξηγεί πώς η προσομοίωση ενός οργάνου με ανθρώπινα κύτταρα σε μικρογραφία μπορεί επιπλέον να βοηθήσει στην καλύτερη κατανόηση της λειτουργίας του και της αλληλεπίδρασής του με άλλα όργανα, γεγονός που εκτιμάται ότι τελικά θα οδηγήσει σε νέες καλύτερες θεραπείες για διάφορες ασθένειες.

Organ on a chip

Χρησιμοποιώντας ανθρώπινα κύτταρα, οι επιστήμονες δημιουργούν στο εργαστήριο ένα βιολογικό περιβάλλον σε μικροκλίμακα που προσομοιώνει την λειτουργία των φυσικών οργάνων (καρδιάς, παγκρέατος, πνευμόνων, τμημάτων του εγκεφάλου, δοντιών, αρθρώσεων κ.ά.). "Προσπαθούμε να τα αναγεννήσουμε με όλα τα στοιχεία της πολυπλοκότητάς τους - νευρικός ιστός, οστίτης, αγγεία, κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος - όλα όσα έχουν τα όργανά μας και να τα δημιουργήσουμε σε πολύ μικρή κλίμακα, σε αυτό το τσιπάκι που δεν είναι μεγαλύτερο από ένα κέρμα του ευρώ", εξηγεί ο κ. Μητσιάδης, που βρέθηκε στη Θεσσαλονίκη για το πολυσυνέδριο Nanotexnology 2024, προσθέτοντας: "Υπάρχει μια ροή θρεπτικών ουσιών όπως είναι ο ορός, microfluidics τα λέμε, που επικοινωνούν με τα διάφορα δωματιάκια, στο κάθε ένα από τα οποία βάζουμε διαφορετικά κύτταρα - νευρικά κύτταρα στο ένα, ενδοθηλιακά κύτταρα στο άλλο για την δημιουργία αγγείων, κύτταρα ανοσοποιητικού, ινοβλάστες και ότι άλλο ιδιαίτερο που περιέχει ο ιστός που θέλουμε να δημιουργήσουμε. Όλα αυτά αλληλεπιδρούν και δημιουργείται ο ιστός όπως γίνεται στον ανθρώπινο οργανισμό".

Πολλαπλά οφέλη

Εκτός από την προστασία των ζώων, λόγω αυξημένης ευαισθησία της κοινωνίας σήμερα, σε σχέση με το παρελθόν, η έρευνα και παρατήρηση ανθρώπινων οργάνων σε επίπεδο μικροπεριβάλλοντος σε τσιπ έχει ως κύριο όφελος την καλύτερη κατανόηση της λειτουργίας του οργάνου. «Κάποια πράγματα δεν τα έχουμε καταλάβει ακόμη στην ιατρική και στη βιολογία. Για παράδειγμα, ξέρουμε μοριακά κάθε κύτταρο του εγκεφάλου, αλλά δεν ξέρουμε πώς λειτουργούν και πώς αλληλεπιδρούν ειδικές οντότητες», εξηγεί και προσθέτει: "Η σημερινή επιστήμη είναι εν πολλοίς εμπειρική. Υπάρχουν δυσλειτουργίες του εγκεφάλου που δεν είναι γνωστές γιατί δεν έχουν μελετηθεί. Με τον τρόπο αυτό μπορούμε να κατανοήσουμε καλύτερα και να εξηγήσουμε πώς λειτουργεί ο ιστός σαν σύνολο".

Ερευνώντας στο επίπεδο του organ on a chip οι επιστήμονες μπορούν, επίσης, να διαπιστώσουν αν λειτουργούν οι ίδιοι μηχανισμοί όταν θέλουν να αναγεννήσουν ένα όργανο, ενώ κεντρικό ρόλο ασφαλώς κατέχει η μελέτη της δραστικότητας των φαρμάκων και των επιδράσεών τους στο κάθε όργανο ξεχωριστά. "Είχαμε ένα παιδάκι με μια μορφή καρκίνου που του χορήγησαν χημειοθεραπεία. Ευτυχώς θεραπεύτηκε αλλά όταν ήρθε στο οδοντιατρείο τα δόντια του ήταν κατεστραμμένα γιατί ένας ιστός δεν δημιουργούνταν. Με την έρευνα που κάναμε στη συνέχεια βάζοντας τα φάρμακα της χημειοθεραπείας στους ιστούς του δοντιού, είδαμε πως τα βλαστικά κύτταρα πέθαιναν. Είναι ο ίδιος λόγος που χάνονται τα μαλλιά, γιατί δεν υπάρχει αναγέννηση, η οποία βασίζεται στα βλαστικά κύτταρα".

Εργαστήριο σε τσιπ

Το organ on a chip "γεννήθηκε" ως ιδέα πριν από 20 χρόνια από τον πρωτοπόρο ερευνητή του Ινστιτούτου Wyss του Χάρβαρντ Donald Ingber και υιοθετήθηκε από πολλά εργαστήρια σε όλο τον κόσμο, με αυτό της Γενεύης να κάνει την πρώτη του δημοσίευση το 2014. Παραμένει σε ερευνητικό επίπεδο αλλά εκτιμάται πως στο μέλλον θα καταργήσει το στάδιο των δοκιμών φαρμάκων σε ζώα πριν περάσουν σε αυτό της κλινικής μελέτης.

Η αρχική ιδέα του «οργάνου σε τσιπ» έχει μετεξελιχθεί ήδη σε προσπάθεια ανάπτυξης "εργαστηρίου σε τσιπ" (lab on a chip ή και human on a chip), σε μια προσπάθεια ολιστικής μελέτης των αλληλεπιδράσεων κάποιας θεραπευτικής παρέμβασης σε κάθε όργανο χωριστά. «Ας το σκεφτούμε ως έναν υπολογιστή με πολλές υποδοχές για USB stick. Κάθε ένα από αυτά τα στικ είναι ένα όργανο (δόντι, καρδιά, εγκέφαλος, αρθρώσεις, πάγκρεας, οτιδήποτε). Τα βάζουμε στις υποδοχές και έχουμε σε μικρογραφία όλη την εικόνα, με τον υπολογιστή να έχει το ρόλο της μονάδας που ενώνει τα όργανα και αφήνει στον ορό να κινείται μεταξύ τους.

Εκεί μπορούμε να δοκιμάσουμε κάτι σε ένα όργανο και να δούμε πώς επιδρά στα άλλα, σε πραγματικό χρόνο», εξηγεί ο κ. Μητσιάδης, δίνοντας ένα παράδειγμα: "Ας πούμε ότι γνωρίζουμε βάσει στατιστικών ότι σε κάθε 100 άτομα με χαλασμένα δόντια υπάρχουν 30 με περικαρδίτιδα και έτσι λέμε πως υπάρχει υψηλό ρίσκο φλεγμονής στην καρδιά σε αυτά τα άτομα. Τώρα μπορούμε να το διακρίνουμε και να το μελετήσουμε και μοριακά".