Alat Liver-on-Chip Menggunakan Sensor Optoelektronik yang Meniru Fisiologi Manusia

Alat Liver-on-Chip Menggunakan Sensor Optoelektronik yang Meniru Fisiologi Manusia

Pict : Hebrew University

Evaluasi keamanan pada manusia merupakan bagian terpenting dalam pengembangan obat dan kosmetik. Belakangan tahun terakhir ini, telah ada pemahaman yang berkembang bahwa percobaan pada hewan gagal untuk memprediksi respon manusia, sehingga diperlukanadanya pengembangan model alternatif untuk memprediksi toksisitas obat.

Peraturan Eropa diperketat dengan mencegah industri kosmetik menggunakan hewan dalam penelitian dan pengembangan produk, mencegah perusahaan seperti L’Oréal dan Estée Lauder untuk mengembangkan produk baru, danmembawa investasi besar-besaran ke bidang ini.

Tantangan utama dalam menggantikan hewan percobaan adalah karena sel manusia jarang bertahan lebih dari beberapa hari di luar tubuh. Untuk mengatasi tantangan ini, para ilmuwan di Universitas Ibrani Yerusalem dan Fraunhofer Institute for Cell Therapy and Immunology di Jerman bermitra untuk membuat alat liver-on-chip yang meniru fisiologi manusia.

“Organ hati yang kami buat berdiameter kurang dari satu milimeter dan dapat bertahan hidup selama lebih dari sebulan,” kata Prof. Yaakov Nahmias, penulis utama studi dan Direktur Alexander Grass Center for Bioengineering at the Hebrew University.

Sementara itu, kelompok lain menunjukkan hasil yang serupa, jalan keluar datang ketika tim peneliti menambahkan sensor berbasis nanoteknologi ke dalam campuran. “Kami menyadari bahwa karena kami membuat tiruan organ sendiri, hal ini tidak terbatas pada bidang biologi, dan dapat ditambahkan sensor elektronik dan optik ke dalam jaringan itu sendiri. Intinya kami membangun organ bionik dalam sebuah chip,” kata Nahmias.

Penambahan sensor optoelektronik berbasis nanoteknologi pada jaringan hidup memungkinkan tim untuk mengidentifikasi mekanisme baru toksisitas asetaminofen (Tylenol).

“Karena kami menempatkan sensor di dalam jaringan, kami dapat mendeteksi perubahan kecil dan cepat dalam respirasi sel yang tidak dapat dilakukan orang lain,” kata Nahmias.

Para penulis menemukan bahwa asetaminofen memblokir pernapasan, jauh lebih cepat dan pada dosis yang jauh lebih rendah daripada sebelumnya. Pemahaman saat ini adalah bahwa asetaminofen dipecah menjadi senyawa beracun, yang disebut NAPQI, sebelum merusak sel. Karena hati secara alami dapat menonaktifkan NAPQI, kerusakan diperkirakan hanya terjadi pada dosis tinggi dan dalam kasus fungsi hati yang sakit atau terganggu.

Studi saat ini, yang dirilis secara online di jurnal terkemuka Archives of Toxicology, mengubah 50 tahun penelitian di atas kepalanya. Para penulis menemukan bahwa acetaminophen sendiri dapat menghentikan respirasi sel dalam beberapa menit, bahkan tanpa adanya NAPQI, menjelaskan banyak dari efek obat yang tidak sesuai target.

“Ini adalah studi yang menarik,” kata Prof Oren Shibolet, Kepala Liver Unit at the Tel-Aviv Sourasky Medical Center, dan salah satu ahli terkemuka pada kerusakan hati akibat obat, yang tidak terlibat dalam studi awal. “Kami tahu bahwa asetaminofen dapat menyebabkan nefrotoksisitas serta reaksi kulit yang jarang tetapi serius, tetapi hingga saat ini, kami tidak memahami mekanisme efek tersebut. Teknologi baru ini memberikan wawasan yang luar biasa tentang toksisitas obat, dan pada kenyataannya dapat mengubah praktik saat ini. “

Hasil ini merupakan penemuan pertama dari mekanisme toksisitas baru menggunakan teknologi human-on-a-chip yang baru muncul, yang menunjukkan bahwa pengembangan alternatif untuk pengujian hewan sudah dekat. Pasar global teknologi ini diperkirakan tumbuh menjadi $ 17 miliar pada 2018, menunjukkan tingkat pertumbuhan tahunan dua digit dalam tiga tahun terakhir.

Yissum, the Research and Development Company of the Hebrew University, together with the Fraunhofer Institute for Cell Therapy and Immunology (IZI-BB) in Germany submitted a joint provisional patent application earlier this year and are actively seeking industrial partners.

Yissum, Perusahaan Penelitian dan Pengembangan Hebrew University, bersama Fraunhofer Institute for Cell Therapy and Immunology (IZI-BB)  di Jerman mengajukan paten bersama.

Source: new.huji.ac.il

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *