Como ‘órgãos humanos em um chip’ podem ajudar a substituir os testes em animais

Os testes em animais não são apenas eticamente questionáveis ​​– na verdade, não são tão eficazes. Várias empresas de biotecnologia estão desenvolvendo tecnologia que pode mudar isso.

  Como ‘órgãos humanos em um chip’ podem ajudar a substituir os testes em animais
[Imagem: Emular]

Quando 4.000 beagles destinados a testes em animais foram recentemente resgatados de uma instalação de criação na Virgínia, era um lembrete da enorme escala de animais usados ​​na indústria farmacêutica e em outras pesquisas: por uma estimativa, 192 milhões animais são usados ​​globalmente em laboratórios a cada ano.

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Além dos desafios éticos, o processo não funciona muito bem. Dos medicamentos que passam em testes em animais, mais de 90% depois falham em testes clínicos em humanos. Mas uma tecnologia melhor pode começar a substituir o uso de alguns animais – e tornar o desenvolvimento de medicamentos mais barato e mais eficaz. E, eventualmente, à medida que a tecnologia evolui, talvez ela e outras alternativas possam substituir completamente os testes em animais.

Emular Organ-Chip [Imagem: Emular]
Empresa de biotecnologia Emular, imitar é uma das empresas pioneiras nesta tecnologia. Em uma versão de seu minúsculo “órgão em um chip”, aproximadamente do tamanho de uma unidade flash, células pulmonares humanas alinham dois canais paralelos esculpidos em um plástico flexível. Outro chip é implantado com células cerebrais; ainda outro tem células do fígado. A tecnologia imita o que acontece dentro do corpo, com nutrientes, ar e sangue bombeados pelos pequenos canais. “O que estamos tentando fazer é recriar a unidade funcional mais simples de cada órgão”, diz Lorna Ewart, diretora científica da Emulate.



[Foto: Emular]
Quando a tecnologia é usada para testar drogas, evidências crescentes sugerem que ela pode funcionar melhor do que testar em animais. E no caso de alguns tipos mais recentes de intervenções, como terapia genética ou anticorpos monoclonais, os testes em animais atualmente não funcionam; um chip de órgão pode ajudar a fornecer feedback inicial crítico sobre se um medicamento é seguro ou eficaz. Em sua forma atual – e sob os regulamentos atuais – a tecnologia de chip de órgão não pode substituir totalmente os testes em animais. Mas tem o potencial de substituir significativamente o número de animais utilizados.

[Foto: Emular]
“Nós os usamos para redirecionar medicamentos existentes que estão em ensaios clínicos ou para desenvolver novos medicamentos usando esses chips, e podemos fazê-los mais rápido e mais barato”, diz o biólogo celular e bioengenheiro Donald Ingber, diretor fundador do Harvard University’s Instituto Wyss , que liderou uma equipe pioneira no primeiro chip de órgão de sucesso em 2010. Em 2014, Ingber desmembrou o Emulate e agora atua em seu conselho.

Em Harvard, a equipe de Ingber usou a tecnologia para identificar um medicamento existente para tratar o COVID-19, que agora está em ensaios clínicos na África. Também desenvolveu um novo tratamento que se mostra promissor na proteção simultânea contra o COVID-19, o vírus SARS original, vários tipos de influenza, MERS e o resfriado comum. “Fizemos isso muito rapidamente e determinamos que funciona nesses chips humanos e em outros modelos”, diz ele. “Acho que tem um potencial enorme.”

Antes que a tecnologia de chip de órgão estivesse disponível, as empresas farmacêuticas tinham duas opções principais para testes. “Um estava olhando para células em um prato, um ambiente muito artificial”, diz Ewart. “E o outro, claro, é um modelo animal. E acho que há muitos dados que mostram que, na verdade, esses dois modelos não ajudam os cientistas de desenvolvimento de medicamentos a escolher o candidato certo, seja do ponto de vista da segurança ou da eficácia.”

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Alguns medicamentos usados ​​para tratar doenças do fígado, por exemplo, se ligam a proteínas no fígado humano de uma forma que não acontece em animais; os pesquisadores não viram efeitos tóxicos até o início dos testes em humanos. Outros medicamentos que se mostraram promissores no tratamento da doença de Alzheimer em animais não funcionam quando testados em humanos. Alguns medicamentos contra o câncer que eliminam tumores em camundongos não funcionam tão bem em humanos. E a lista continua. (Uma conta no Twitter é dedicada exclusivamente a apontar comunicados de imprensa hiperbólicos sobre novas drogas que não mencionam que os resultados só foram demonstrados em camundongos - e, portanto, pode ser improvável que funcionem em humanos .)

Emular Organ-Chip com imagem SEM (microscopia eletrônica de varredura) do epitélio do cólon Intestine-Chip [Image: Emulate]
Em um estudar atualmente sob revisão por pares, cientistas da Emulate, juntamente com as empresas farmacêuticas Johnson & Johnson e Abbvie, descobriram que os chips de fígado funcionavam muito melhor do que os animais para prever se um determinado medicamento seria tóxico. O estudo analisou 27 compostos diferentes usados ​​em medicamentos que chegaram ao mercado, 22 dos quais foram descobertos mais tarde por prejudicarem o fígado.

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“Vinte e dois desses medicamentos passaram por testes em animais e, basicamente, foram identificados como seguros o suficiente para serem levados a ensaios clínicos, mas mais tarde foram retirados do mercado ou exigidos. caixa preta rotulagem”, diz Jim Corbett, CEO da Emulate. (Antes de serem retirados, os medicamentos mataram 208 pacientes e exigiram que outros 10 fizessem transplantes de fígado.) A tecnologia do chip de fígado foi sete a oito vezes mais precisa na identificação de toxicidade do que os testes em animais.

A tecnologia de chip de órgão ainda está em um estágio inicial. A Emulate se concentrou primeiro no uso das ferramentas para testar a segurança dos medicamentos. O próximo passo é fazer mais testes de eficácia, para que os pesquisadores possam entender melhor como os medicamentos podem funcionar antes do início dos ensaios clínicos. A tecnologia pode ser usada com amostras de células de pacientes com doenças raras, por exemplo, antes de ser usada diretamente nesses pacientes.

Para ajudar a aumentar o uso da tecnologia, a mudança na regulamentação é um passo fundamental: um projeto de lei que foi aprovado recentemente na Câmara com apoio bipartidário, a Lei de Modernização da FDA, atualizaria os requisitos para empresas farmacêuticas que desejam levar um medicamento para testes clínicos. As diretrizes não mudaram desde 1938. “Pela primeira vez, isso significaria que você poderia apresentar alternativas aos dados de animais”, diz Corbett.

As empresas farmacêuticas também podem começar a usar a tecnologia mais no desenvolvimento interno de medicamentos, uma vez que tem o potencial de economizar alguns bilhões de dólares gastos em medicamentos que, em última análise, não funcionam. O estudo recente de toxicidade de drogas no fígado calculou que, se as empresas farmacêuticas usassem apenas o chip de fígado da Emulate, elas poderiam economizar US$ 3 bilhões por ano.

“Substituir os testes em animais para essas empresas farmacêuticas é muito difícil, porque você tem pessoas que não querem se arriscar e mudar a maneira como fazem as coisas”, diz Ingber. “Mas talvez a economia disso chame a atenção do pessoal do C-suite.”