Wiadomo, że pacjentki z nowotworem piersi mogą mieć przerzuty do szpiku kostnego, mózgu lub płuc. Ale jak ten proces przebiega? Profesor deen Toonder, we współpracy z innymi holenderskimi ośrodkami naukowymi oraz Wyss Institute na Harvardzie, będzie szukać odpowiedzi na to pytanie. Pomogą w tym specjalnie zaprojektowane mikrosystemy.

Stymulowana hodowla

Pojedyncze narządy na chipie to małe fragmenty hodowanej tkanki żywej ze sztucznym dopływem krwi, które ułatwiają monitorowanie rozwoju choroby lub odpowiedź na terapię lekową. Jednak bardzo często procesy te mają wpływ na różne organy – stąd pomysł na mikrosystemy z wieloma tkankami z różnych narządów. Typowy mikrochip rozmiarem przypomina kartę pamięci i zawiera sieć kanałów oraz mikrokomór w wielkości od 1 do 100 mikrometrów, rozmieszczonych w przezroczystej, silikonowej gumce.  Aby skonstruować taki system używa się techniki stosowanej przy produkcji układów półprzewodnikowych – litografii. To co różni tę technikę od innych, jak podkreśla prof. Donald Ingber z Harvardu, to uwzględnienie w hodowli tkankowej czynników fizycznych, które także odgrywają ważną rolę w tworzeniu organów. Siły mechaniczne, ciśnienie, skurcze czy naprężenie są tak samo ważne jak odpowiednio dobrane składniki odżywcze i tlen.

Nowa perspektywa

Taki rodzaj systemów może znacznie zredukować koszty opracowywania nowych leków, jednocześnie umożliwiając przeprowadzanie analiz w naturalnym środowisku, w czasie rzeczywistym. Badania prowadzone na zwierzętach, czy na ludzkich komórkach hodowanych w warunkach laboratoryjnych na razie nie dają takich możliwości oraz są kosztowne i czasochłonne.  Prof. Jaap deen Toonder wierzy, że za cztery do ośmiu lat gotowe będą do użycia pierwsze mikrosystemy do takich badań. Jednocześnie podkreśla, że opracowywana przez niego metoda musi zapewniać środowisko jak najbardziej zbliżone do naturalnego, aby wyniki testów były wiarygodne.

Zabójcze krążowniki

Skuteczną terapię utrudniają komórki nowotworowe, które powstają w naczyniach guza pierwotnego i po oddzieleniu krążą w krwioobiegu – nazywane circulating tumor cells (CTC). Stanowią one "nasiona" do dalszego wzrostu dodatkowych guzów w nawet najbardziej odległych narządach, będąc tym samym odpowiedzialne za większość zgonów związanych z tą chorobą. Zastosowanie techniki mikrosystemów opracowywanej przez naukowców z Holandii i Stanów Zjednoczonych może umożliwić wyjaśnienie niektórych, dotychczas nieuchwytnych cech tych komórek i być może przyczyni się do bardziej efektywnej diagnostyki. Poniżej, filmik ilustrujący mechanizm proponowanego rozwiązania.

Aleksandra Kowalczyk