Nye miniorganer kan erstatte forsøksdyr

«Organ-på-brikke» er miniatyrutgaver av menneskelige organer. De gir raskere utvikling av nye medisiner, bedre persontilpasset behandling og redusert bruk av forsøksdyr. Men hvordan?

mikroskopbilde av en rund klump med fluorescerende (grønne, blå og røde) celler.

En levende minilever. Diameteren er cirka 0,1 mm. Foto: Aleksandra Aizenshtadt.

Utvikling av nye legemidler er ekstremt ressurskrevende. Det tar lang tid, koster mye penger og fører oss inn på etiske problemstillinger rundt bruk av forsøksdyr. Av alle de stoffene man tester er det dessuten bare en brøkdel som ender opp som godkjent legemiddel.

Hele prosessen tar ofte over 10 år og kostnadene er så formidable at selv store internasjonale farmasiselskaper har vanskeligheter med å finansiere dem.

Ved Hybrid Technology Hub - Centre for Organ on a Chip Technology utvikler vi teknologi som kan gjøre prosessen både raskere og billigere, samtidig som bruken av forsøksdyr reduseres. Den bidrar også til at pasientene får mer persontilpasset behandling.

Testing på miniorgan

Tegning av plastchip. Rektangulær brikke med fire små runde felter i hjørnene og kanaler mellom dem.
Organ-på-brikke-konseptet. Illustrasjon Vernon LaLone.

«Organ-on-a-chip», eller «organ-på-brikke» på norsk, er en slik teknologi. Konseptet går ut på å utvikle små miniatyriserte organer, såkalte organoider, basert på celler fra pasientene selv. Organoidene dyrkes på en brikke av glass og plast – en «chip». Brikken har små mikrokanaler som gjør det mulig å tilføre næring og oksygen til cellene, slik blodet gjør i kroppen vår.

 

Ved hjelp av ulike avanserte dyrkningsmetoder kan organoidene holdes i live utenfor kroppen under lignende betingelser som om de var i kroppen. Vi kan deretter tilsette legemidler vi ønsker å teste og se hvordan organoidene reagerer.

Teknologien har flere fordeler. En av de mest spennende er at vi kan skreddersy behandling til den enkelte pasient. Det får vi til fordi organoidene er utviklet fra pasienten selv. Ved å teste organoidene lærer vi mer om hvordan akkurat den personen vil respondere på ulike stimuli (for eksempel medisiner).

Vi har tro på at «organ-på-brikke» er en nyvinning som vil kunne gi oss mer målrettet persontilpasset behandling. Men hvordan lager vi organoider?

Vi har tro på at «organ-på-brikke» er en nyvinning som vil kunne gi oss mer målrettet persontilpasset behandling. Men hvordan lager vi organoider?

Benytter ny stamcelleteknologi

Kroppen vår består av nesten 150 ulike typer celler som kan deles i hovedtyper etter hvor vi finner dem, for eksempel ben, brusk, blod og muskler. Ingen spesialiserte celler kan spontant forandre seg til en annen type celle, en bencelle kan for eksempel ikke bli til en muskelcelle. Men de forskjellige cellene kan bli utviklet fra stamceller.

Stamceller er derfor utrolig verdifulle for legevitenskapen. De var lenge vanskelig å få tak i, men en ny oppdagelse fra japanske forskere i 2006 ble et gjennombrudd for stamcelleforskningen. De viste at man kan ta vanlige kroppsceller og omprogrammere dem til å bli stamceller. Plutselig var stamceller lettere tilgjengelig. Disse stamcellene kalles induserte pluripotente stamceller (iPS-celler). De kan, i prinsippet, brukes til å lage de cellene vi ønsker.

Dette utnytter vi når vi lager organoider. Da høster vi celler fra pasienter, omprogrammerer dem til iPS-celler og videreutdanner dem til de celletypene vi er ute etter.

Brikker i utvikling

Vi har allerede vitenskapelige data som viser at det er mulig å lage «organ-på-brikke» med funksjoner fra lunge, lever, nyre, tarm, nerver, hjerne og til og med hjertemuskel. Det gjør inntrykk første gang man ser en to millimeter stor hjertemuskel ligge og slå for seg selv på en plastbrikke!

Foreløpig er det få av disse kunstig fremstilte mini-organene som er i nærheten av å være perfekte, funksjonelle kopier av menneskeorganer. Ny forskning være avgjørende for å gi dem god nok kvalitet for praktisk bruk. Vi tror for eksempel at bruk av ny teknologi som 3D-bioprinting vil hjelpe oss med dette.

Et av mini-organene som det har vært brukt mye ressurser på å lage er en mini-lever som kan benyttes til å studere kroppens nedbrytning av legemidler. Vi har gjennom vår forskning også begynt å koble sammen flere ulike mini-organer for å bedre kunne studere kroppens indre samspill.

Dyr er ikke mennesker

Svært få mennesker kan tenke seg å prøve et legemiddel som ikke er grundig testet først. I våre dager innebærer dette å først studere effekten på mus og rotter, og av og til også større dyr. Selv om bruk av forsøksdyr skjer innenfor definerte etiske retningslinjer, bør vi av dyrevelferdshensyn minimalisere bruken når det er mulig.

Vel så viktig er det at forsøksdyr har et stoffskifte som gjør at de behandler medikamenter på en litt annen måte enn mennesker. Positive resultater med dyr er derfor ingen garanti for lignende resultater hos oss. Det gjelder både med tanke på ønsket effekt og fravær av alvorlige bivirkninger.

Det er derfor stor interesse i å utvikle nye og bedre testmetoder.

Tverrfaglige forskerteam – den nye normen

Utviklingen av organ-på-brikke-konseptet krever tett samarbeid mellom eksperter innen medisin, kjemi, fysikk, biologi, farmasi, matematikk, informasjonsteknologi og ingeniørfag. Datamengden vi generer i disse systemene, så vel som dataanalyse og datatilgang, krever ny digital teknologi. Tverrfaglig samarbeid er blitt normen innen store deler av medisinsk toppforskning.

Tre store UiO-miljøer samarbeider om arbeidet du nettopp har lest. De tre er Hybrid Technology Hub - Centre for Organ on a Chip TechnologyOrgan on a chip and nano-devices (CHIP) og Artificial Biomimetic systems – the Niche of Islet Organoids (ABINO).

 

 

«Organ-på-brikke» var ett av temaene under Oslo Life Science-konferansen 10.–13. februar. Dette blogginnlegget er basert på en sak i Aftenposten Viten: - Legemiddeltesting på mini-organer kan redusere bruk av forsøksdyr.

Les mer

Abonner på varsling av nye blogginnlegg

Av Steven Ray Wilson, Carl Henrik Gørbitz, Stefan Krauss, Hanne Scholz
Publisert 22. apr. 2020 11:42 - Sist endret 22. apr. 2020 11:42
Lege undersøker et barns tunge

Medisinbloggen

En fagblogg fra Det medisinske fakultet, UiO.

Har du tips til temaer på bloggen? Send e-post til medisinbloggen@medisin.uio.no

Ønsker du beskjed når det kommer nye innlegg?
Abonner på oppdatering her