Napredna tehnologija 'mozak-na-čipu' koju su razvili istraživači koje financira EU pomaže u tome da potencijalni načni liječenja neuroloških bolesti postanu što učinkovitiji
VELIČINE POŠTANSKE MARKE
Mikročip koji oponaša ljudski mozak mogao bi ubrzati liječenje Alzheimerove bolesti
Čitanje članka:
4
min
Ljudski mozak na čipu zvuči kao nešto iz filmova znanstvene fantastike, kao naprava koja pokreće kiborg negativca.
No inženjerka kemije i biologije, doktorica Raquel Rodrigues iz Međunarodnog iberijskog nanotehnološkog laboratorija u Bragi u Portugalu (INL), vjeruje da će takav uređaj biti ključan za razvoj učinkovitijih načina liječenja ozbiljnih neuroloških bolesti, kao što je Alzheimerova bolest.
POGLEDAJTE VIDEO:
Pokretanje videa...
01:04
„Mozak je vrlo kompleksan i zagonetan organ”, rekla je Rodrigues. „Da bismo naučili kako radi, potreban nam je elektronički nadzor stanica i eksperimentalnih dijelova.”
Vaš mozak na čipu
Zahvaljujući financiranju istraživanja EU-a, Rodrigues i ostali istraživači u INL-u uspjeli su izraditi jedinstveni mikročip koji oponaša mozak, kao dio dvogodišnjeg istraživačkog napora pod nazivom BrainChip4MED koji je završio u veljači 2024. godine.
Istraživanje je uključivalo 12-mjesečni angažman u bolnici Brigham and Women’s Hospital koja je dio Medicinskog fakulteta na Harvardu te koja predvodi razvoj organa na čipu (eng. organs-on-a-chip: OoC) i biosenzora.
Genijalni uređaj veličine prsta koji su razvili istraživači nalikuje čipovima u računalima ili u pametnim telefonima, no mnogo je kompleksniji.
Mozak-na-čipu simulira način na koji čovjekov mozak radi, kombinirajući kemiju, inženjerstvo i biologiju za stvaranje kompleksnog mikrobiosenzornog sustava za provjeru novih nanoterapeutika u stvarnom vremenu.
Koristeći tehnologiju koja se zove mikrofluidika, čip ima više mikro-kanala koji su veličine od desetaka do stotina mikrometara i kroz koje mogu teći tekućine. To omogućava analiziranje vrlo malih količina proizvoda i testiranje većeg broja uzoraka istovremeno, pritom smanjujući sveukupni trošak testiranja.
Zaštitna moždana barijera
Glavni je cilj istraživača bio riješiti problem kako razviti lijekove koji mogu probiti takozvanu krvno-moždana barijeru. Taj tanki sloj stanica pomaže zaštiti mozak od toksina, bakterija i ostalih štetnih tvari koje bi mogle biti prisutne u krvi.
Samo najmanje molekule mogu proći kroz tu krvno-moždanu barijeru. Iako ovo ima vrlo važnu zaštitnu ulogu, također je ometalo napore za razvoj lijekova za liječenje neuroloških bolesti.
Svaki lijek namijenjen liječenju mozga mora proći kroz tu barijeru da bi došao do cilja. Osim od samog testiranja na ljudima, postoji nekoliko dobrih načina da se utvrdi koliko će određeni lijek moći prodrijeti u sam mozak.
„Danas postoji samo četiri komercijalno dostupna lijeka za Alzheimerovu bolest, i nijedan od njih ne liječi zapravo Alzheimerovu bolest, već ublažava simptome”, rekla je Rodrigues.
„To je zato što farmaceutska društva moraju uložiti značajna sredstva za financiranje lijekova za koje nisu sigurni hoće li proći kroz krvno-moždanu barijeru. Zato i ne ulažu”, kazala je.
Farmaceutsko društvo može potrošiti milijune razvijajući lijek samo da bi saznalo da lijek ne može probiti krvno-moždanu barijeru. Financiranje EU-a za novi čip za oponašanje mozga razvijen u INL-u rješava ovaj problem.
Imitacija života na čipu
Istraživački tim rekreirao je krvno-moždanu barijeru na čipu pomoću bioorganskog materijala.
„To je ono što izdvaja naš rad”, poručila je Rodrigues. „Koristimo biomembranu koja približno nalikuje barijeri u našem mozgu. Ostali uređaji imaju fizičku barijeru načinjenu od polimernih komponenti. Mi smatramo da je biološka membrana bolja.”
S ovim novim i poboljšanim uređajem mozak-na-čipu, istraživači će moći ubrizgati lijek koji se razvija u čip kako bi pratili njegove učinke i vidjeli koliko dobro može prodrijeti u mozak.
Cilj je promijeniti način na koji se ovakvi lijekovi nastaju. Danas se ovakva vrsta testiranja uglavnom vrši na životinjama, no to dolazi s raznim etičkim i praktičkim nedostatcima. Ovi mikročipovi organ-na-čipu nude potencijalne alternative tradicionalnom testiranju na životinjama.
„Životinjski je mozak drugačiji od ljudskoga”, rekla je Rodrigues. „Upravo zato mnogi lijekovi koji se razvijaju i ne uspiju. Testiranje na životinjama ne znači nužno reprodukciju za ljude.”
Ulozi su veliki. Bolesti mozga jedne su od najvećih izazova s kojima se danas suočavamo. Procjenjuje se da oko 165 milijuna Europljana živi s nekom bolesti mozga. Jedna od tri osobe pati od neurološke i/ili mentalne bolesti u nekom trenutku svom života.
Procjenjuje se da je globalni trošak za proračune europskog zdravstva oko 800 milijardi eura, a očekuje se da će porasti sa starenjem stanovništva.
To uključuje poznate neurodegenerativne bolesti kao što su Alzheimerova i Parkinsonova bolest. Također pokriva i druge bolesti poput epilepsije, depresije, moždanog udara, migrena, poremećaja spavanja, traumatskih ozljeda glave, bolnih sindroma i ovisnosti.
Ozbiljan korak naprijed
INL je vodeći europski istraživački institut koji sufinanciraju nacionalne vlade Portugala i Španjolske. Također ga podržavaju EU i industrija. Doktor Manuel Bañobre-López, voditelj Istraživačke grupe nanomedicine u INL-u nadgledao je rad na novom čipu.
„U INL-u imamo veliku stručnost u mikrofluidici, polju koje proučava vrstu čipa koji smo napravili u projektu BrainChip4MED”, rekao je Bañobre-López.
Ipak, možda ćemo morati još malo pričekati da mozak-na-čipu bude spreman za upotrebu, upozorava. Čak iako je prototip spreman, potrebna je daljnja dorada. Također će morati proći rigorozna testiranja kako bismo bili sigurni da se može koristiti za lijekove koji će se na kraju davati ljudskim pacijentima. Taj sam proces će trajati godinama. Međutim, istraživači su optimistični.
„Moramo se boriti protiv Alzheimerove bolesti, to je jedna od najproblematičnijih neuroloških bolesti na svijetu”, rekla je Rodrigues. „A da bismo u tome uspjeli, moramo pronaći nove lijekove. Naša je tehnologija ozbiljan korak naprijed u tom smjeru.”
Autor: Tom Cassauwers
Istraživanja u ovom članku financira program Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA). Stavovi sugovornika ne odražavaju nužno stavove Europske komisije.
Više informacija:
Ovaj je članak izvorno objavljen u časopisu Horizon, časopisu za istraživanje i inovacije EU-a.
Sve što je bitno, na dohvat ruke
Skini aplikaciju za najbolje iskustvo portala. Čitaj, komentiraj i budi uvijek u toku s najnovijim vijestima.
Odaberi temu koju želiš pratiti
Primaj sve nove vijesti o temi i budi u tijeku
