OOC (Organ-on-A-Chip)는 신체 내에서 장기 수준의 생리학을 복제하기 위해 살아있는 세포와 조직이 늘어서있는 작고 반투명 한 장치입니다.
인간의 삶을 모방하는 컴퓨터 칩은 소설의 물건이지만, 열심히 일하는 과학자들의 독창성은 소설 기술을 현실로 만들었습니다. 컴퓨터 칩의 크기라는 점을 제외하고 장기처럼 행동하는 미니어처 장치 인 Organ-on-A-Chip을 만나십시오!
Lung-on-a-Chip의 애니메이션 모델 (사진 크레디트 :Xohdy/Shutterstock)
장기 칩은 어떻게 만들어 집니까?
휴대 전화, 노트북 또는 CPU를 분해하면 수많은 작은 전기 칩이 있습니다. 이 칩은 뇌의 뉴런과 같은 장치의 작동 성분입니다. 이제 우리의 내부 장기가 이와 같은 칩인지 상상해보십시오.
미세 유체 칩의 개발
Wyss Institute의 연구원들은 그랬습니다! 그들은 다양한 분야의 전문가들과 협력하여 컴퓨터 마이크로 칩과 유사한 미세 유체 문화 장치를 설계했습니다.
미세 유체 칩은 유리 나 실리콘과 같은 반투명 소재로 만들어졌으며 평균 컴퓨터 USB 스틱의 크기입니다. 겸손한 크기에도 불구하고 심장, 장, 신장, 폐 등과 같은 인간 장기의 작동을 완벽하게 시뮬레이션 할 수 있습니다.
칩 내의 작은 채널 (사진 크레디트 :Luchschenf/Shutterstock)
칩에 에칭 된 유체를 포함하는 작고 상호 연결된 채널이 있기 때문에 'Microfluidic'이라고합니다. 이 유체는 살아있는 기관에 존재하는 유체를 화학적으로 모방합니다.
한푼에 비해 칩의 크기 (사진 크레디트 :flickr)
칩 내의 채널에는 장기의 세포가 늘어서 있기 때문에 '배양 장치'입니다. 따라서 신장에 칩을 원한다면 칩의 채널을 신장 세포로 줄이면서 심장에 칩이 심장 세포를 사용합니다.
이 세포는 자라서 조직을 형성하여 결국 외부의 도움으로 부모 기관을 완벽하게 모방합니다. 심장이나 폐와 같은 기관의 경우 각각 펌핑 및 호흡을 시뮬레이션하기 위해 기계적 압력이 적용됩니다. 이 작은 장치는 훌륭한 장기 Doppelgängers로 세포에 영양을 공급하기 위해 인공 혈관이 있습니다!
Kidney-on-A-Chip (사진 크레디트 :University of Washington/Wikimedia Commons)
기본적으로,이 칩은 실제 장기의 미니어처 버전으로, 효소, 호르몬 및 독소와 같은 모든 다른 세포층 및 액세서리 성분이 완비되어 있습니다!
Organ-on-A-Chip의 장점
질병을 치료하고 치료하기 위해서는 우리의 신체가 어떻게 작동하는지 이해해야합니다. 더 나은 약물과 의약품을 개발하는 데 다른 기관이 어떻게 다른 장기가 기능하는지에 대한 지식.
인간 장기를 사용하는 것은 윤리적 인 비 스타터이기 때문에 의료 연구는 생쥐 나 토끼와 같은 모델 유기체를 사용하며, 생리학은 인간 시스템과 매우 유사합니다. 이 무방비 동물은 질병에 감염되어 과학자들은 질병이 기관에 어떤 영향을 미치는지 연구하거나 가능한 치료법을 테스트 할 수 있습니다. 이 모든 것은 인류를 보호하기 위해 이루어 지지만, 수많은 동물들이 그 과정에서 희생됩니다.
동물 모델이 항상 인체를 안정적으로 복제하는 것은 아니기 때문에 노력은 종종 헛된 것입니다.
따라서,이 동물 연구는 종종 단일 화합물에 대해 20 억 달러 이상의 비용이 들었음에도 불구하고 인간 반응을 만족스럽게 예측할 수 없다.
조직 배양 플레이트에서 세포 배양 (사진 크레디트 :Hakat/Shutterstock)
세포 배양
과학자들은 대신 세포 배양을 사용할 수있는 옵션이 있습니다. 세포 배양은 기본적으로 플라스틱 접시에서 자라서 유지되는 인간 세포입니다. 이런 식으로 연구원들은 동물 시험과 인간에 대한 적용 성 사이의 격차를 해소 할 수 있습니다.
그러나, 세포 배양은 여전히 인간 장기 조직의 2D 복제물이며 살아있는 인체에서 발생하는 복잡한 상호 작용을 되풀이하지 못한다. 칩에 장기와는 달리, 배양에서 자란 세포는 신체의 역동적 인 환경에 노출되지 않으므로 장기 반응의 완전히 신뢰할 수있는 예측 변수가 아닙니다.
이 새로운 기술은 동물 실험을 완전히 대체 할 수 있습니다.보다 정확하고 신뢰할 수있는 전임상 데이터를 제공 할 수 있기 때문입니다. OOC는 조직, 세포, 단백질 및 유전자와 같은 하위 수준의 구성 요소로 바로 상호 작용을 허용합니다. 그들은 약물 전달 조사의 목적과 새로운 치료 방법의 탐색을 위해 치료 적으로 관련된 특징을 정확하게 재현합니다.
칩의 반투명은 세포가 실시간으로 감염에 어떻게 반응하는지 보는 데 특히 유용합니다. 예를 들어, 인플루엔자 바이러스로 인한 폐 감염은 치료를 식별하기 위해 복제 될 수 있습니다.
Lung-on-A-Chip (사진 크레디트 :Harvard University/Wikimedia Commons)
OOC는 또한 연구자들이 오염 및 담배 연기와 같은 환경 적 요인이 개인의 생리학에 어떤 영향을 미치는지 조사 할 수 있습니다. 예를 들어, 폐 온 칩은 연기 기계에서 연기가 나올 수 있습니다. 칩의 컬럼은 미립자 물질의 증착 및 모든 막힘에 대해 관찰됩니다.
Lung-on-a-Chip의 개략도 (사진 크레디트 :Meletios Verras/Shutterstock)
OOC는 심지어 우주로 튀어 나왔습니다! 우주 여행은 하나 이상의 방식으로 인간 생리학에 영향을 미치지만이 칩은 우리가 그들 모두를 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다.
인간이나 동물의 생명을 위험에 빠뜨리지 않고이 모든 것들과 훨씬 더 가능합니다!
결론
Organ-on-A-Chip은 생물학, 공학 및 기술의 완벽한 조합이며 연구 세계가 직면 한 주요 문제를 해결합니다. 중요한 생물학적 연구 및 약물 검사는 신체에서 기능한다는 진정한 상태에서 장기를 연구함으로써 만 수행 할 수 있습니다. 신체 외부에서 장기를 유지하는 데 어려움이 무시 되더라도 인간 장기는 실험적으로 사용하기에는 너무 소중합니다. 그들은 이식 목적에 대한 수요가 높으며 연구 사용에 대해 '낭비'될 수 없습니다. OOC 기술의 도입은이 공허를 채웠습니다. WYSS 연구원들은 또한 Lung-on-a-Chip, Heart-on-a-Chip, Kidney-on-a-Chip 등과 같은 다양한 OOC를 연결하여 신체의 약물 반응에 대한 포괄적 인 분석에 유용한 결합 된 '인체 온 칩'을 개발하는 방법을 개발했습니다.
인체 온 칩 (사진 크레딧 :NCATS/Wikimedia Commons)
