چیپ ارگانها در بیوفارماسی: تحولی در پیشبینی دقیق رفتار دارو در بدن انسان
Organs-on-a-Chip in Biopharmaceutics
سیستمهای ارگان-روی-چیپ (OoC) چه هستند؟
سیستمهای ارگان-روی-چیپ، پلتفرمهای میکروفلوئیدیک در مقیاس کوچکی هستند که با استفاده از مهندسی بافت و طراحی میکروکانالها، امکان کشت سلولها یا بافتها را در شرایطی بسیار نزدیک به وضعیت فیزیولوژیک انسان فراهم میآورند. این سیستمها با ایجاد جریان مایعات، نیروی برشی (Shear Stress)، ماتریس خارج سلولی مناسب و ارتباط بین حفرههای مختلف، میتوانند شرایطی مانند جریان خون و تعامل میان بافتها را شبیهسازی کنند.
کاربرد در توسعه دارو و مدلسازی PBPK
یکی از مهمترین کاربردهای این فناوری، تأمین دادههای قابل اعتماد برای مدلسازی فارماکوکینتیک مبتنی بر فیزیولوژی (PBPK) است. به عنوان مثال:
- روده-روی-چیپ (Gut-on-a-Chip): جذب داروهای خوراکی و تأثیر عواملی مانند نفوذ، ترانسپورترها و متابولیسم اولیه را با دقت بالا مدلسازی میکند.
- کبد-روی-چیپ (Liver-on-a-Chip): فرآیندهای متابولیسم دارو و تولید متابولیتهای فعال یا سمی را اندازهگیری میکند.
- کلیه و سد خونی-مغزی-روی-چیپ: امکان بررسی توزیع و دفع دارو را در شرایطی نزدیک به واقعیت فراهم میآورند.
در این پلتفرمها، ارتباط میان چند اندام بهطور همزمان بازسازی میشود تا مسیرهای ADME در تعامل با یکدیگر مطالعه شوند. این مدلها دادههای کمی برای مدلسازی فارماکوکینتیکی و پیشبینی دوز انسانی فراهم میکنند. در تازهترین گزارشهای بینالمللی، محققان موفق شدهاند سامانههایی طراحی کنند که تا ۱۸ ارگان مختلف را بهصورت میکروفیزیولوژیک به یکدیگر متصل میکند.
چالشها و پذیرش توسط سازمانهای نظارتی
با وجود پیشرفتهای متعدد، موانعی مانند پیچیدگی تولید، عدم تکرارپذیری کامل و نیاز به استانداردسازی فرآیندها همچنان وجود دارد. با این حال، سازمانهای نظارتی مانند FDA و EMA در حال تدوین راهنماهایی برای پذیرش دادههای حاصل از این سامانهها در ارزیابی ایمنی و کارایی داروها هستند. این اقدام در چارچوب سیاستهای جهانی "کاهش و جایگزینی آزمونهای حیوانی" (3Rs: Replacement, Reduction, and Refinement) صورت گرفته است.
به نظر میرسد در آینده نزدیک، این فناوری به محققان فارماکوکینتیک امکان خواهد داد تا بهجای استفاده از مدلهای سلولی دوبعدی یا حیوانی، دادههای دقیقتری درباره پارامترهای ADME کسب کنند. ترکیب این فناوری با مدلهای محاسباتی و هوش مصنوعی، میتواند فرآیند کشف و توسعه دارو را سریعتر، کمهزینهتر و انسانیتر کند.
منابع کلیدی
- “Pharmacokinetics-On-a-Chip: In Vitro Microphysiological Models for Emulating of Drugs ADME” (2021)
- “The application of organ-on-chip models for the prediction of human pharmacokinetic profiles during drug development” (2023)
- “Advances of dual-organ and multi-organ systems for gut, lung, skin and liver models in absorption and metabolism studies” (2025)
- “Microphysiological systems for realizing microenvironment that mimics human physiology — functional material and its standardization applied to microfluidics” (2024)
