Научниците создаваат минијатурни човечки црева во лабораторија: Лековите би можеле да се тестираат пред да стигнат до пациентите

Развојот на нови лекови е еден од најсложените и најскапите процеси во современата медицина, а голем предизвик за фармацевтската индустрија останува предвидувањето како човечкиот организам ќе реагира на одредена супстанција. Иако лабораториските испитувања и експериментите врз животни со децении имаат важна улога во истражувањата, нивните резултати не секогаш можат прецизно да ги предвидат ефектите кај луѓето. Токму затоа научниците сè повеќе се насочуваат кон создавање лабораториски модели што веродостојно ја имитираат човечката биологија.

Еден американски стартап развива технологија што би можела значително да го промени начинот на кој се испитуваат новите лекови. Компанијата Intero Biosystems, со седиште во Денвер, создава минијатурни модели на човечки црева од матични клетки, овозможувајќи им на истражувачите да ги набљудуваат реакциите на човечкото ткиво без експериментите непосредно да се спроведуваат врз пациенти. Долгорочната амбиција е ваквите модели да станат основа за персонализирано лекување, при кое терапијата ќе може да се испита врз ткиво создадено од клетките на конкретниот пациент.

Технологијата се заснова на таканаречени органоиди, мали тридимензионални структури од живи клетки што во контролирани лабораториски услови развиваат дел од карактеристиките на вистинските органи. За разлика од класичните клеточни култури, во кои клетките најчесто растат во едноставни слоеви, органоидите овозможуваат посложена организација на ткивото и подобро проучување на неговото функционирање.

Иако станува збор за структури што се многу помали и поедноставни од вистинските човечки органи, нивната научна вредност е значителна. Тие можат да помогнат во разбирањето на начинот на кој клетките меѓусебно комуницираат, како се развиваат одредени болести и како различни хемиски соединенија влијаат врз здравото или оштетеното ткиво.

Intero Biosystems произлегла од истражувачка работа поврзана со Универзитетот во Мичиген, а нејзиниот пристап се темели на создавање посложени модели на човечкото црево. Компанијата тврди дека нејзините органоиди содржат повеќе видови клетки и ткивни структури што се присутни во вистинските црева, со што се добива модел што подобро ја претставува човечката биологија.

Оваа разлика е особено важна при тестирањето лекови. Одредена супстанција може да покаже едно дејство врз изолирани клетки, но поинакво однесување кога ќе дојде во контакт со посложено ткиво во кое истовремено се одвиваат повеќе биолошки процеси. Колку лабораторискиот модел поверно ги претставува тие процеси, толку поголема е можноста истражувачите навреме да откријат потенцијални проблеми.

Главниот производ на компанијата се нарекува GastroScreen и претставува лабораториски модел на човечко цревно ткиво наменет за испитување лекови и други хемиски соединенија. Секој органоид има дијаметар од приближно еден милиметар, што значи дека станува збор за исклучително мали структури што можат да се одгледуваат и анализираат во лабораториски услови.

Компанијата ги доставува органоидите до своите клиенти во специјални лабораториски садови, при што една испорака содржи приближно сто примероци. Нивните корисници се фармацевтски, биотехнолошки, прехранбени и хемиски компании што сакаат да го испитаат влијанието на одредени супстанции врз човечкото цревно ткиво.

Ваквите модели можат да се користат за различни видови истражувања. На пример, фармацевтска компанија што развива нов лек може да го изложи лабораториското ткиво на активната супстанција и да испита дали таа предизвикува оштетување или несакани промени во клетките.

Друг пристап подразбира создавање услови што имитираат одредени заболувања на цревата. На тој начин истражувачите можат да следат како ткивото реагира на потенцијална терапија и дали одредено соединение покажува знаци на корисно дејство.

Ова е особено значајно за истражувањето воспалителни заболувања на дигестивниот систем, но и за испитувањето на токсичноста на различни супстанции. Цревата имаат сложена улога во апсорпцијата на хранливите материи, заштитата од штетни агенси и интеракцијата со голем број лекови, поради што нивното лабораториско моделирање може да има широка примена.

Intero Biosystems не се ограничува само на продажба на готови органоиди. Компанијата нуди и специјализирани материјали потребни за нивно одгледување, вклучително и хранливи раствори и хемиски соединенија што се користат во експерименталните постапки.

Дополнително, стартапот спроведува истражувања по нарачка за компании што немаат сопствени капацитети за работа со вакви модели. Тоа подразбира планирање на експериментите, лабораториско тестирање и подготовка на резултати што клиентите можат да ги користат во понатамошниот развој на своите производи.

Ваквиот деловен модел ѝ овозможува на компанијата да соработува со различни индустрии, а не само со производители на лекови. Прехранбените и хемиските компании, исто така, имаат интерес да разберат како одредени состојки или соединенија влијаат врз човечкото ткиво, особено во раните фази на истражување и развој.

Иако технологијата звучи како производ на голема биотехнолошка корпорација, зад неа засега стои релативно мал тим. Intero Biosystems е основана во 2024 година и, според објавените податоци, има седум вработени и нешто помалку од десет клиенти.

Минатата година компанијата обезбедила 2,3 милиони долари почетно финансирање, што ѝ овозможило да продолжи со развојот на технологијата и проширувањето на деловните активности. Во периодот од последниот квартал на 2025 година до третиот квартал на 2026 година остварила приходи поголеми од 400.000 долари.

Овие резултати покажуваат дека интересот за лабораториски модели на човечки органи постепено се претвора во конкретна деловна можност. Сепак, компанијата сè уште е во рана фаза на развој, а нејзиниот долгорочен успех ќе зависи од тоа колку прецизно и доследно нејзините модели ќе можат да ги предвидуваат реакциите на човечкиот организам.

На пазарот веќе постојат и други компании што развиваат слични технологии. Altis Biosystems работи на модели на цревно ткиво добиени од матични клетки, додека InSphero нуди органоиди создадени од клетки на пациенти, кои се користат за испитување на потенцијалната токсичност врз дигестивниот систем.

Други компании, како MIMETAS, применуваат поинаков пристап преку технологијата позната како „орган на чип“. Овие системи користат мали канали низ кои се движат течности, со цел да се имитираат дел од физичките и биолошките услови што постојат во човечките ткива.

Различните пристапи имаат и различни предности. Додека органоидите се насочени кон создавање тридимензионални клеточни структури, системите „орган на чип“ овозможуваат контролирање на протокот на течности и други фактори што влијаат врз однесувањето на ткивото.

Во Intero Biosystems сметаат дека нивната конкурентска предност лежи во сложеноста на создадените органоиди и можноста тие да се произведуваат во поголеми количини. За компанијата, ова е особено важно бидејќи фармацевтските истражувања често бараат тестирање голем број соединенија во стандардизирани услови.

Една од клучните карактеристики на GastroScreen е начинот на кој се добиваат клетките за неговото создавање. Наместо да се потпира исклучиво на ткиво земено со медицински процедури како колоноскопија, компанијата користи индуцирани плурипотентни матични клетки.

Станува збор за возрасни клетки што со посебни лабораториски постапки се репрограмираат во состојба во која можат да се развијат во многу различни видови клетки. Ваквите клетки можат да се добијат и од примерок крв, што отвора можност за создавање лабораториски модели поврзани со конкретен пациент.

Овој пристап има две важни предности. Првата е можноста за производство на поголем број органоиди со споредливи карактеристики, додека втората е потенцијалот во иднина да се создаваат модели што ќе ги одразуваат индивидуалните биолошки особености на различни пациенти.

Сепак, пред ваквите модели да станат широко прифатена алатка во фармацевтската индустрија, потребно е да се докаже нивната предвидувачка вредност. Лабораториски модел може да изгледа слично на човечко ткиво и да покажува одредени очекувани реакции, но тоа не значи автоматски дека ќе може прецизно да ги предвиди сите ефекти на лековите кај вистински пациенти.

Токму затоа Intero Biosystems спроведува дополнителни испитувања со лекови чии ефекти врз човечкиот организам веќе се добро документирани. Целта е да се утврди дали органоидите реагираат на начин што е во согласност со познатите клинички податоци.

Според досегашните резултати што ги наведува компанијата, GastroScreen покажал очекувани реакции на одредени лекови што го намалуваат воспалението на цревата. Исто така, моделите реагирале на соединенија за кои е познато дека можат да предизвикаат оштетување на цревното ткиво.

Овие наоди се охрабрувачки, но не се доволни за конечен заклучок дека технологијата е посигурна од постојните методи. За таква процена се потребни систематски споредби со резултатите добиени од животински модели и со податоците од клиничките испитувања кај луѓе.

Компанијата веќе работи со неколку фармацевтски партнери на вакви споредбени истражувања. Во нив се користат и постојни соединенија со познати ефекти и нови кандидати за лекови, со цел да се испита колку успешно органоидите можат да ги предвидат различните биолошки реакции.

Доколку резултатите покажат доволно висока точност, технологијата би можела да стане корисна дополнителна алатка во претклиничките истражувања. Тоа потенцијално би овозможило дел од неефикасните или штетните соединенија да бидат препознаени порано, пред да се вложат значителни средства во понатамошни испитувања.

Ваквиот развој би можел да придонесе и за намалување на зависноста од експериментите врз животни. Сепак, органоидите засега не можат целосно да ја заменат сложеноста на живиот организам, во кој различни органи, имунолошкиот систем, крвотокот и метаболичките процеси постојано влијаат едни врз други.

Поради тоа, научниците ги разгледуваат овие технологии како дополнување и постепена алтернатива за одредени видови испитувања, а не како универзална замена за сите постојни методи. Нивната вистинска вредност ќе зависи од конкретната примена и од степенот до кој резултатите ќе бидат потврдени со независни истражувања.

Интересно е што Intero Biosystems не ја користи вештачката интелигенција како основна технологија за создавање на своите органоиди. Сепак, компанијата гледа голем потенцијал во поврзувањето на лабораториската биологија со современите AI-системи.

Причината е што моделите за вештачка интелигенција што се користат во откривањето нови лекови имаат потреба од големи количини квалитетни биолошки податоци. Органоидите можат да создаваат информации за реакциите на човечкото ткиво на различни супстанции, што би можело да биде корисно за обучување и подобрување на алгоритмите.

Intero планира во иднина да ги нуди ваквите податоци преку лиценцирање на фармацевтски и технолошки компании. Со тоа би можела да развие дополнителен извор на приходи, покрај продажбата на органоиди и спроведувањето лабораториски истражувања.

Ваквата комбинација на биотехнологија и анализа на податоци би можела да стане важен дел од иднината на фармацевтската индустрија. Доколку лабораториските експерименти обезбедуваат доволно прецизни информации, AI-системите би можеле да помогнат во препознавањето обрасци и изборот на соединенија што заслужуваат понатамошно испитување.

Во меѓувреме, една од главните задачи на компанијата е зголемувањето на производствените капацитети. Во моментов Intero може истовремено да произведе неколку илјади органоиди, но работи на автоматизација што би овозможила создавање стотици илјади примероци во една производствена серија.

Оваа промена е важна за комерцијалната одржливост на технологијата. Фармацевтските компании често испитуваат голем број потенцијални лекови, па затоа имаат потреба од модели што можат да се произведуваат во големи количини, со стабилен квалитет и споредливи резултати.

Доколку производството остане ограничено и скапо, примената на органоидите би можела да биде насочена претежно кон специјализирани истражувања. Но со автоматизацијата и зголемувањето на капацитетите, ваквите модели би можеле да станат подостапни за поширок круг лаборатории и компании.

Најголемата амбиција на Intero Biosystems, сепак, оди многу подалеку од сегашната продажба на лабораториски модели. Компанијата сака во иднина да развива персонализирани органоиди создадени од клетките на конкретни пациенти, кои би се користеле за испитување различни терапии пред нивната примена.

Замислата е лекарите еден ден да можат да располагаат со лабораториски модел што ги одразува дел од биолошките карактеристики на пациентот. Наместо изборот на терапија да се потпира исклучиво на општите резултати од клиничките студии, дополнителни информации би можеле да се добијат преку испитување на лековите врз неговото сопствено лабораториски одгледано ткиво.

Таквиот пристап би бил особено интересен кај заболувања за кои различни пациенти реагираат различно на истите лекови. Доколку технологијата се покаже доволно сигурна, би можела да помогне во изборот на терапија со поголема веројатност за успех и помал ризик од несакани ефекти.

Сепак, персонализираното тестирање со органоиди сè уште е развојна цел, а не рутинска медицинска постапка што може да се применува кај сите пациенти. За нејзино пошироко воведување ќе бидат потребни дополнителни клинички докази, стандардизирани лабораториски процедури и соодветни регулаторни одобренија.

Најамбициозниот долгорочен проект на компанијата е создавање вештачко црево. За разлика од сегашните минијатурни органоиди, таквата цел би подразбирала развој на многу посложена биолошка структура, што претставува значително поголем научен и технолошки предизвик.

Човечкото црево не е само ткиво што апсорбира хранливи материи, туку сложен орган во кој учествуваат различни клеточни структури, мускулни движења, нервни сигнали и интеракции со микроорганизми. Репродуцирањето на сите овие функции во лабораторија би барало многу понапредни технологии од оние што денес се користат за создавање минијатурни органоиди.

Иако до такво достигнување веројатно претстои долг истражувачки пат, сегашниот развој покажува колку брзо се менуваат можностите на лабораториската медицина. Она што некогаш изгледало како научна фантастика, денес постепено добива практична примена во истражувањето лекови и проучувањето на човечките болести.

Приказната на Intero Biosystems покажува дека иднината на медицинските истражувања можеби нема да зависи само од создавањето нови лекови, туку и од развојот на подобри начини за нивно тестирање. Доколку минијатурните човечки црева успеат доволно прецизно да ги предвидуваат реакциите на вистинското ткиво, тие би можеле да придонесат за побезбеден, поефикасен и поперсонализиран развој на терапиите.

Најважната промена би била можноста дел од прашањата за безбедноста и ефикасноста на лековите да добијат одговор многу порано во истражувачкиот процес. Наместо секогаш да се потпираат на модели што само приближно ја претставуваат човечката биологија, научниците би располагале со лабораториски создадено човечко ткиво, кое би можело да стане важен чекор кон медицината приспособена на секој пациент.