הערכת תרופות פרה -קליניות, במיוחד עבור רעילות קרדיוטית, היא שלב קריטי בתהליך פיתוח התרופות. שיטות מסורתיות, לרוב הסתמכות על מבחני חוץ גופית או מניפולציה ידנית של מודלים של בעלי חיים, אינן יעילות ואינן מסוגלות לחקות במלואן בתנאים vivo. זברה, עם גופיהם השקופים, התפתחות מהירה וקווי דמיון גנטיים לבני אדם, מתגלים כמודל רב עוצמה להקרנת תפוקה גבוהה. עם זאת, טכניקות הפנוטיפים הקיימות הן עתירות עבודה ומסתמכות על הרדמה, שיכולות לפגוע בתגובות פיזיולוגיות. אילוצים אלה מבהירים כי מערכת אוטומטית ולא פולשנית נחוצה לצורך הערכת תרופות יעילה ומדויקת.
צוות חוקרים מאוניברסיטת סאן ית-סן הגיב לאתגר זה עם פיתוח מערכת ההקרנה האוטומטית in vivo (AISS). פורסם (doi: 10.1038/s41378-024-00852-9) ב MicroSystems & nanoengineering ב- 27 בינואר 2025, המחקר מציג כיצד ה- AISS יכול לבצע אוטומציה של מניפולציה של זחלי זברה, ומאפשרת הדמיה מדויקת ורב-איברים עם התערבות אנושית מינימלית. מערכת זו מסמנת קפיצת מדרגה משמעותית בהקרנה תרופתית גבוהה בתפוקה גבוהה, ומציעה כלי מבטיח להערכת תרופות יעילה ואמינה יותר.
ה- AISS נועד לאוטומציה של כל התהליך של טיפול בזחלי הזברה. בעזרת שבבים מיקרו-פלואידים, המערכת מכסה זחלים בודדים בטיפות, ומאפשרת שליטה מדויקת על שיפועי ריכוז התרופות והתבוננות בזמן אמת בתגובות האיברים. על ידי ביטול הצורך בהרדמה, המערכת מאפשרת הדמיה ברזולוציה גבוהה של איברים כמו הלב, המוח והכבד. השליטה מבוססת-ראיית מחשב מבטיחה אי-ניוון מדויק וכיוון של הזחלים, ויוצרת סביבה אופטימלית לתצפיות in vivo. אחד החידושים העיקריים של המערכת הוא יכולתה לייצר שיפועים מרובים לריכוז תרופות על השבב, מה שמאפשר הערכה מפורטת של השפעות התרופות. בדוגמה אחת, ה- AISS הדגימה את ההשפעות הקרדיוטוקסיות של התרופה האנטי -פסיכוטית Sertindole, וחשפה שינויים משמעותיים בקצב הלב ובתפקוד החדר בריכוזי תרופות משתנים. ראוי לציין כי ה- AISS מפחית גם את צריכת התרופות, כאשר כל טיפה מכילה רק 5.56 מיקרוליטר, מה שהופך את המערכת לפיתרון יעיל וחסכוני להקרנה בקנה מידה גדול.
מערכת סינון אוטומטית זו מייצגת התקדמות משמעותית בהערכת תרופות פרה -קליניות. על ידי ביטול הצורך בהרדמה ובמניפולציה ידנית, אנו יכולים כעת לצפות בתגובות פיזיולוגיות בזמן אמת אצל דג הזברה עם דיוק חסר תקדים. למערכת זו יש פוטנציאל להפוך את האופן בו אנו מוקרנים לרעילות ויעילות תרופות, ובסופו של דבר מובילים לתרופות בטוחות ויעילות יותר. "
ד"ר קסודונג לין, חוקר מוביל
ל- AISS פוטנציאל עצום במחקר תרופות, במיוחד בשלבים המוקדמים של התפתחות התרופות כאשר בדיקת רעילות מהירה ומדויקת היא בעלת חשיבות עליונה. עם יכולתה להעריך את השפעות התרופות על איברים מרובים במהירות ולא פולשנית, מערכת זו עשויה להפחית באופן דרמטי את זמן ועלות הבדיקה הפרה-קלינית. הטכנולוגיה מאפשרת גם גילוי של השפעות רעילות עדינות שעלולות להתעלם ממנו במבחנים מסורתיים. הרבגוניות של המערכת משתרעת מעבר לזברה וניתן להתאים אותה לשימוש במודלים אחרים של בעלי חיים קטנים, ומרחיבה את יישומיה במחקר ביו -רפואי. ה- AISS עומד ככלי חדש וחזק בגילוי תרופות, מוכן לשפר את הבטיחות והיעילות של הטיפול העתידי.
