Demonstratie digital skin als alternatief voor dierproeven en klinische tests op TEDxAmsterdam

Een nieuw ontwikkelde digitale huid gaat waarschijnlijk een eind maken aan dierproeven. De ontwikkeling richting toediening van meer medicijnen via de huid maakt de uitvinding van deze digital skin nog interessanter.

Dit nieuwe computermodel werd deze week tijdens TedX Amsterdam gepresenteerd. Ontwikkelaar Tata Consultancy Services (TCS) heeft er inmiddels patent op aangevraagd.

In het model heeft TCS de huid laag voor laag digitaal nagemaakt. Onderzoekers kunnen zo honderdduizenden combinaties van moleculen en geneesmiddelen uittesten. Dit is vele malen meer dan op dit moment haalbaar is. Ook dierproeven kunnen hierdoor in de toekomst grotendeels geschrapt worden.

 

Digital skin

Zowel de persoonlijke verzorgingsbranche als farmaceutische bedrijven focussen op de vraag hoe je medicijnen pijnloos via de huid zou kunnen toedienen. Dit zou dan in de plaats komen van pillen, injecties of andere invasieve methoden.

Wanneer geneesmiddelen via een pil of een injectie worden toegediend, worden ze afgebroken door het lichaam. Daardoor  bereikt slechts 20% tot 30% zijn doel. Bovendien lenen deze methoden zich niet voor een gecontroleerde afgifte of een afgifte gedurende langere termijn.

Het nieuwe computermodel gebruikt een digitale huid in een simulatiemodel. Zo wordt de toediening van medicijnen getest. Dit kan een substantiële stap voorwaarts betekenen. Naast de digitale versie van de huid, werd ook een visualisatie gepresenteerd. Zo komt het model virtueel tot leven. Dit geeft  meer inzicht in de verschillende ontwerpen.

 

Sleutel

De sleutel tot succes is uitvinden hoe medicijnen zich kunnen binden aan moleculen die klein genoeg zijn om door de barrière van de huid heen te dringen. Op dit moment lukt het niet om geneesmiddelen door rechtstreeks huidcontact toe te dienen. De moleculen ervan zijn nog te groot. De belangrijkste functie van de huid is immers om het binnendringen van schadelijke bacteriën en virussen te voorkomen. Daarom moeten veel geneesmiddelen geïnjecteerd worden.

Wanneer onderzoekers een nieuwe combinatie ontdekken van een medicijn en een molecule die zou kunnen werken, moet dat ‘in vivo’ worden getest. Dat wil zeggen op een levend organisme, meestal een dier. Miljoenen dieren worden jaarlijks gebruikt voor onderzoeksdoeleinden. Nog los van de ethische bezwaren, is het ook een tijdrovende en kostbare methode. Het aantal combinaties dat kan worden getest is dus beperkt.

Dergelijke innovaties kunnen een revolutionaire stap betekenen in de ontwikkeling van verzorgingsproducten, met name anti-verouderingsproducten. In het model wordt de elasticiteit van elke huidlaag gesimuleerd en kan worden getest welke middelen effect hebben en niet.

 

Diabetes

“Neem bijvoorbeeld diabetes, waarbij iemand de benodigde insuline moet inspuiten,” licht Beena Rai, Head of Physical Sciences Research bij TCS toe. “Ik kan nu een nieuwe formule ingeven – een combinatie van insuline met andere stoffen of bepaalde nanodeeltjes die insuline helpen om door de huid heen te dringen – en die op de digitale huid testen. Zo kunnen we zien of iets werkt en helpt het model ons in het ontwikkelingsproces. Stel dat je 100 experimenten moet doen om met een bepaald medicijn aan de volgende klinische fase te mogen beginnen. Met het digitale model kun je wel 100.000 experimenten doen als je wilt. Je zoekpotentie is dus opeens 100 keer groter, tegen minimale kosten,” voegt Rai eraan toe.

De digitale huid maakt tevens accurater testen mogelijk, waardoor de kansen op een succesvol product toenemen.  Rai: “De digitale huid werkt veel beter dan dierenhuid, omdat de huid van dieren niet hetzelfde is als die van de mens. Met dierproeven kun je de menselijke situatie niet nabootsen, waardoor een medicijn vaak de latere klinische testfasen niet haalt. Sterker nog, 9 van de 10 medicijnen halen het niet. We redden dus niet alleen dieren, het is ook nauwkeuriger en efficiënter omdat we alles ‘in silico’ (digitaal) doen, wat tijd- en kostenbesparend werkt.”

 

Voordelen

Onderzoek naar deze nieuwe manier van medicijnen toedienen is belangrijk. Als dierproeven kunnen worden geschrapt, ontstaat er substantiële tijdwinst bij het op de markt brengen van een geneesmiddel.

Patiënten profiteren niet alleen van een effectievere en minder belastende toediening, maar worden vooral ook veel minder afhankelijk van een arts die het medicijn moet toedienen. Dit is met name relevant voor het platteland en economieën waar de arts-patiënt ratio laag is.

Hoewel de ontwikkeling van de digitale huid nog pas in het beginstadium verkeert, effent het wel de weg voor het digitaal ontwikkelen van een geheel menselijk lichaam. De techniek kan bovendien ook op andere terreinen dan alleen het toedienen van medicijnen worden toegepast. Bijvoorbeeld om een huid te creëren voor robots zodat ze menselijk aanvoelen.

Met het aanvragen van 20 patenten tot nu toe en gesprekken met de persoonlijke verzorgingsbranche en farmaceutische bedrijven al in een vergevorderd stadium, hoopt TCS binnen afzienbare tijd producten te kunnen lanceren die via de huid kunnen worden toegediend.\

 

Gerelateerde berichten...

X