Elusorganid mikroskeemides: samm loomkatsete-vaba maailma poole
Sarnaselt kiipsüsteemide ehk SoC-integraallülitustega, mis võimaldavad suurema osa digiraali funktsionaalsusest suruda ühte mikroskeemi, matkib kiipelund inimese organite tööd arvutikiibis, vahendab ExtremeTech.
Harvardi ülikooli Hansjörg Wyssi nimelise instituudi uurijatel on juba õnnestunud konstrueerida kiipkops, kiipsüda ja viimatise uudisena kiipmagu (uudist illusteerival pildil). Olgu kohe öeldud, et jutt ei käi kõikvõimalike inimelundite töö simuleerimisest ränikiipidel; kiipelundid (ingl organ-on-a-chip) sisaldavad tõelisi elus inimrakke.
Näiteks kiipmao puhul on insenerid pannud ühe raku paksuse kihi inimese maorakke kasvama paindlikul, poorsel membraanil, mis on ühendatud kiibi läbipaistvate plastseintega. Spetsiaalne vaakumpump paneb membraani venima ja kokku tõmbuma täpselt samamoodi nagu toimuvad peristaltilised liigutused päris maos. Kiipelund on tõelise maoga isegi nii sarnane, et selle pinnal saavad kasvada elusad mikroobid, täpselt nagu inimese maos.
Wyssi instituudi teadlaste loodud kiipkopsu ülaosas paiknevad inimese kopsurakud, keskel membraan ja alumises otsas verekapillaaride rakud. Ülemise otsa kohal voolab õhk, kiibi alumises pooles inimveri. Ka seda kiipelundit paneb vaakumpump paisuma ja kokku tõmbuma.
Kirjeldatud kiibid on üsna tihedalt seotud viimasel ajal esile kerkinud nn kiiplaborite (ingl LoC, lab-on-a-chip) tehnoloogiaga, mis ülitäpselt juhitavate mikrovedelike omadusi (ingl microfluidics) ränielektroonikaga ühendades kiirendab oluliselt bioloogiliste süsteemide, nt DNA analüüsimise protsessi.
Just LoC-kiibid on need, mis võimaldavad tänapäeval sekveneerida terveid genoome mõne tunniga — ülesanne, mis varemalt võttis nädalaid ja kuid aega.
Kiibile viidud inimelunditega saab teha katseid täpselt nagu inimestest katsealustega, ning asjaolu, et kiibid on täiesti läbipaistvad, teeb katsete tulemuste vaatlemise, mõistagi, palju hõlpsamaks.
Mõne ravimi toime katsetamiseks viivad uurijad kiipelundisse lihtsalt vastavat lahust ning vaatavad, kuidas rakud sellele reageerivad.
Kiipkopsu najal uurib Wyssi instituudi töörühm mitmesuguste toksiinide ja reoainete vahetut mõju kopsudele. Samuti võimaldavad kiibid mõõta (toit)ainete imendumise kiirust või testida probiootiliste bakterite toimeid.
Mis ehk kõige tähtsam — kiipelundid võivad aidata paremini mõista ja ravida haiguseid. Paljudel inimeste haigustel puuduvad loomsed analoogid. Väga raske on leida Crohni tõbe edukalt ravivaid medikamente, kui nende tõhusust ei ole võimalik eelnevalt testida loomade peal — tõsine probleem, millele kiipelund on lihtsaks lahenduseks.
Samamoodi on tavaline, et mõni ravim läbib küll edukalt loomkatsete faasi, ei mõju aga inimestele. Loomkatsete kõrvaldamine ravimite testimise protsessist aitaks säästa raha ja aega ning välistaks ka eetilised probleemid.
Järgmise sammuna on Wyssi instituut USA kaitseministeeriumi sõjatehnika arendusameti DARPA toetusel arendamas kiippõrna. Seda ei hakata aga pruukima farmatseutilistel eesmärkidel, kuna DARPA eesmärgiks on töötada välja "portatiivne põrn", mida saaks sisestada sõdurite organismi, et aidata neil paremini trotsida septitseemiat (verenakkust).
Siinkohal ilmneb huvitav küsimus: kui on võimalik konstrueerida kiip, mis matkib täiuslikult põrna, maksa või mao tööd, siis mis takistab meil sisestamast selliseid kiipe inimestesse, sel moel olemasolevaid elundeid kas üldse välja vahetades või nende funktsionaalsust tehislikult võimendades?
Rindade suurendamise asemel võite ehk ühel päeval lasta suurendada maksa, et edukamalt alkoholismiga võidelda. Ning mis saab veel siis, kui ühendame kõik kiipelundid kokku üheks kompaktseks kiip-inimeseks?
Jälgi Forte uudiseid ka Twitteris!