Najnovije tehnologije u 3D biotisku i organima na čipu omogućuju znanstvenicima da proučavaju rak u njegovim najranijim fazama, otkrivaju biomarkere i razvijaju personalizirane terapije – sve bez potrebe za pokusima na životinjama.
Zahvaljujući najnovijim dostignućima u 3D biotisku, organoidima i sustavima organ na čipu, piše ICT&health, znanstvenici danas mogu promatrati kako rak nastaje – i to mnogo ranije nego ikad prije. Ove napredne tehnologije, poznate pod nazivom nove metodologije pristupa (New Approach Methodologies – NAMs), mijenjaju način na koji proučavamo, otkrivamo i sprječavamo rak, a otvaraju i put prema personaliziranom liječenju.
Znanstvenici s Instituta za rak Knight pri Sveučilištu za zdravlje i znanost u Oregonu (OHSU) i njihovih partnerskih institucija objavili su pregledni rad koji ističe kako ove tehnologije doslovno redefiniraju istraživanje raka. Umjesto da se oslanjaju na pokuse na životinjama, istraživači sada koriste ljudima relevantne modele – laboratorijski uzgojena tkiva, organe na čipu i računalne simulacije – koji oponašaju stvarne biološke procese u ljudskom tijelu.
Rano otkrivanje jedan je od najvažnijih faktora preživljavanja raka. Zahvaljujući ovim tehnologijama možemo doslovno promatrati kako se rak formira i napreduje, što otvara mogućnost ranije dijagnoze, pa čak i predviđanja razvoja bolesti – objašnjava prof. Luiz Bertassoni, Ph.D., direktor OHSU-ovog Knight Cancer Precision Biofabrication Hub-a.
Od 3D ispisanih krvnih žila do živih tumora
Bertassonijev tim još je prije gotovo deset godina stekao međunarodno priznanje kada je razvio 3D biotisak krvnih žila – postignuće koje je časopis Discover Magazine uvrstio među najveća znanstvena otkrića te godine.
Danas to znanje koristi za stvaranje realističnih modela tumora u laboratoriju. Njegovi istraživači razvijaju tumorska mikrookruženja na čipu, koja vjerno oponašaju kako se rak razvija unutar kostiju i drugih tkiva.
Takvi in vitro sustavi omogućuju istraživačima da ponovno stvore najranije faze nastanka tumora i prouče kako genetika, stanice i okoliš utječu na napredovanje bolesti. Osim toga, pomažu u otkrivanju biomarkera – ranih bioloških signala koji bi u budućnosti mogli omogućiti otkrivanje raka prije nego što se pojave simptomi.
Ovo je izuzetno uzbudljivo razdoblje za istraživanje raka. Po prvi put spajamo biologiju, inženjerstvo i kliničku medicinu na načine koji su donedavno bili nezamislivi – kaže Bertassoni.
Što se događa u prvim trenucima nastanka raka?
Jedan od najvećih izazova u onkologiji oduvijek je bilo razumjeti što se događa u najranijim trenucima kada se zdravo tkivo počinje mijenjati u kancerogeno. Uzorci tumora rijetko su dostupni prije nego što se bolest razvije, što znanstvenike ostavlja u neznanju o samom početku procesa.
Danas, zahvaljujući naprednom inženjerstvu tkiva i NAM tehnologijama, ti se procesi mogu vjerodostojno rekonstruirati u laboratoriju.
U novom radu objavljenom u prestižnom časopisu Nature Reviews Bioengineering, glavna autorica Haylie Helms, M.S., istraživačica biomedicinskog inženjerstva i stipendistica Međunarodne alijanse za rano otkrivanje raka, koristi 3D biotisak na razini pojedinačnih stanica kako bi proučavala prve faze razvoja tumora.
Njezin tim stvara realistična tkivna okruženja i u njih unosi stanice raka dobivene od pacijenata, čime mogu promatrati kako i zašto neka prekancerozna oštećenja ostaju neaktivna, dok druga postaju agresivni tumori.
U laboratoriju možemo doslovno gledati kako zdravo tkivo prelazi u rak. To nam omogućuje da prepoznamo ključne točke u kojima možemo spriječiti da se bolest razvije – objašnjava Helms.
Presretanje raka prije nego što nastane
OHSU tim dio je sve važnijeg područja nazvanog presretanje raka (cancer interception) – koncepta prema kojem bi se bolest trebala zaustaviti prije nego što se uopće razvije.
Kombiniranjem 3D biotiska, organoida i modeliranja pomoću umjetne inteligencije, znanstvenici sada mogu testirati lijekove, procjenjivati rizik i prilagođavati terapije svakom pacijentu pojedinačno.
Ova nova sinergija biofabrikacije, podatkovne znanosti i precizne onkologije označava pravi zaokret u liječenju raka, s fokusom na rano otkrivanje, prevenciju i očuvanje zdravlja, umjesto na liječenje kasnih stadija bolesti.
Naš je cilj razumjeti i liječiti rak u njegovom najranijem mogućem trenutku, prije nego što uopće dobije priliku razviti se – zaključuje Helms.
Pogled u budućnost
Zahvaljujući novim metodologijama poput 3D biotiska i organ na čipu sustava, znanost je danas bliža nego ikada otkrivanju tajni ranih faza raka. Iako su ove tehnologije još u razvoju, njihova primjena obećava revoluciju u dijagnostici i liječenju te, ono najvažnije, u prevenciji.
(Ordinacija.hr)
