المخترعون ينشئون الحياة ، ويتنفسون رئة الإنسان على رقاقة | سانجاي غوبتا

. ربما يكون التحدي الرئيسي في تطوير الأدوية هو كسر نموذج تطوير الدواء بأكمله ، وفقا لدونالد إنغبر ، وهو أستاذ كبير في الهندسة الحيوية جامعة هارفرد. "الجميع يعرف ذلك. شركات الأدوية تعرفه. إدارة الغذاء والدواء تعرف ذلك. ولكن لم يفعل أي شخص أي شيء حيال ذلك."

إنجبر يعرف شيئًا أو اثنين عن الهندسة الحيوية. وهو المدير المؤسس لمعهد Wyss للهندسة الملهمة بيولوجيًا. إن طموح المعهد ، المولود من تبرع بقيمة 250 مليون دولار من الملياردير السويسري هانسورج ويلس ، كبير مثل هبة: لتغيير الطريقة التي ننتج بها التكنولوجيا.

"لقد اكتشفنا ما يكفي الآن حول كيفية بناء الطبيعة للضوابط والمصنعين ، ونحن وقال إنجبر "أدركت أن الطبيعة تفعل ذلك أفضل من الرجل". "الفكرة هي أننا يمكن أن نتعلم من الطبيعة ونصمم الابتكارات الهندسية ، والأجهزة ، والمواد الجديدة التي يمكن أن تعمل بالطريقة التي تعمل بها علم الأحياء. يمكن أن يكون أكثر توافقاً ، يمكن أن يكون أكثر فاعلية ، وأكثر تحديدًا ، وأقل سمية ، ومتكاملًا حقًا في أجسامنا بطرق سلسة. "

Ingber يشرف على مئات المشاريع وموظفين من حوالي 350 مهندسا ، ومديري المنتجات ، ومستندات ما بعد. ويعتقد أن فرقه تمكنت من التوصل إلى أفكار ومنتجات تحويلية لأن الحواجز الموجودة في بيئات البحث التقليدية غير موجودة في Wyss

"لقد اخترقنا النموذج الأكاديمي المعتاد في أننا لسنا قسمًا ، "نحن لسنا في أي مدرسة ، لم نقم بتحريك جميع أعضاء هيئة التدريس لدينا معاً. لقد تركنا أعضاء هيئة التدريس في أقسامهم الخاصة وفي إمبراطورياتهم الصغيرة". "ثم جمعنا أجزاء صغيرة من مجموعة كل شخص في ما نسميه" المتعاونين ". إنها أماكن نتعاون فيها حول مشاريع معينة ، ولا يمتلكها أحد أعضاء هيئة التدريس ، وهي مملوكة من قبل مشروع .إنها منظمة حقًا من خلال العاطفة والعلوم ، وليس وفقًا للإرشادات الإدارية وحدود الأقسام. "

Wyss بها متعاونون ، الشراكات واتفاقيات الاتحاد في جميع أنحاء العالم ، وتلاحظ أنجبير أنها تواصل النمو. وقال "إنه مثل مشروع المركبة الفضائية". "لديك أشخاص من كل مكان. إنها واحدة من أكثر الأشياء الرائعة التي لا أعتقد أن الشخص العادي يدركها."

منتج واحد يقترب من المراحل النهائية من التطور يتضمن أعضاء بشرية على شريحة. قدمت عالمة الأركان العليا جيرالدين هاملتون رئة على شريحة في TED بوسطن هذا الصيف. حتى لا يتم الخلط بينه وبين رئة محوسبة ، قام <هاملتون> وفريقها ببناء رئة على رقاقة بلاستيكية حول طول الربع. واستخدموا خلايا الرئة والخلايا الوعائية الدموية وتمكنوا من تقليد التنفس داخل الرقاقة. وقال هاميلتون: "الفكرة هي أن هذه الرقاقات ستتنبأ بشكل أفضل باستجابة الإنسان للمخدرات ، ولكنها توفر لنا أيضًا فهمًا أفضل لكيفية عمل هذا المرض وربما تساعدنا في العثور على علاجات أفضل للأمراض". دولار لاختبار أي مركب واحد. يتم فقدان العديد من الحيوانات بسبب سنوات من التجارب على الحيوانات لأي منتج معين. إذا تمكنت Wyss من تشغيل مرحلة الاختبار بنجاح من خلال الأجهزة الموجودة على الرقائق ، فيمكن حفظ الحيوانات والنقود. هاميلتون ، لم يتوقف عند الرئة. طور فريقها عددًا من أعضاء النبض ، بما في ذلك القلب والكلى والكبد على الرقائق. وقال هاميلتون "القوة الحقيقية لذلك تأتي من ربطها معا." "يمكنك البدء في التنبؤ بكل وظيفة جسم الإنسان."

الطريقة التي يستجيب بها جسم الإنسان لأي شيء معقدة للغاية. انها ليست مجرد عضو واحد ، ولكن في كثير من الأحيان التفاعل بين الأجهزة. لذا ، يعمل د. هاملتون مع شركة سوني - الشركة المصنعة الرئيسية التي تصنع أقراص الفيديو الرقمية (DVD) بين الإلكترونيات الأخرى ، لإنشاء شرائح على نطاق يمكن التخلص منه وغير مكلفة. وقال هاميلتون "لذا تخيل أن رقائقنا يمكن أن تدخل في خرطوشة صغيرة وأن الخرطوشة يمكن أن توصل إلى أداة." "مثلما تفعل مع قرص مضغوط. تحصل على قرص مضغوط ، يمكنك توصيله ، يمكنك استخدام جهاز تحكم عن بعد لتشغيله."

وبمجرد توصيل كل الرقاقات ، يقوم مجهر قوي بالتقاط صور حية للخلايا ويرسل البيانات مباشرة إلى جهاز iPhone أو iPad أو كمبيوتر بحيث يمكن مراقبة هذه التغييرات والتطورات في الوقت الفعلي ، "هذا يوفر واجهة مستخدم يقول هاملتون: "هذا ما يسمح لك بمعرفة ما يحدث بالضبط مع كل شريحة من رقائقك". وقال إنجبار: "ما هو مدهش أننا اكتشفنا أشياء لم يرها أحد من قبل. نحن لا نحاكي فقط ، بل نتوقع ذلك. لقد وجدنا أن حركات التنفس مسؤولة عن الجزء الأخير من امتصاص هذه الجسيمات". حتى أنهم كانوا قادرين على اختبار دواء جديد لمنع السوائل في الرئتين ، والمعروفة باسم الأدمغة الرئوية. قامت شركات الأدوية باختباره بعد فترة طويلة على الأرانب والكلاب وأكدت النتائج التي توصل إليها فريق هاملتون.

وبمجرد توفر هذا النظام للمختبرات لشراء ، تتوقع Ingber أن تحل محل اختبارات الحيوانات في نهاية المطاف ، الأمر الذي سيقلل التكلفة ويختصر الإطار الزمني لعملية اختبار المخدرات. الأهم من ذلك ، سيتم إجراء الاختبارات في الخلايا البشرية ، والتي يعتقد أن لديها القدرة التنبؤية أعلى بكثير.