"Mungkin tantangan utama dalam pengembangan obat adalah bahwa model pengembangan obat secara keseluruhan rusak," menurut Donald Ingber, seorang profesor bioteknologi senior di Universitas Harvard. "Semua orang tahu itu. Perusahaan-perusahaan obat mengetahuinya. FDA mengetahuinya. Tapi tidak ada yang melakukan apa-apa."
Ingber tahu satu atau dua hal tentang bioteknologi. Dia adalah Direktur Pendiri Institut Wyss untuk Rekayasa Terilhami secara Biologis. Terlahir dari donasi $ 250 juta dari miliarder Swiss Hansjorg Wyss, ambisi lembaga itu sebesar hadiah: untuk mengubah cara kita membuat teknologi.
"Kami telah menemukan cukup banyak sekarang tentang bagaimana alam membangun kontrol dan produsen, dan kami telah menyadari bahwa alam melakukannya lebih baik daripada manusia, "kata Ingber. "Idenya adalah bahwa kita dapat belajar dari alam dan merancang inovasi rekayasa, perangkat, bahan baru yang dapat bekerja seperti biologi kita. Itu bisa lebih kompatibel, yang bisa lebih fungsional, lebih spesifik, kurang beracun, dan benar-benar terintegrasi ke dalam tubuh kita dengan cara yang mulus. "
Ingber mengawasi ratusan proyek dan staf sekitar 350 insinyur, manajer produk, dan post-docs. Dia percaya bahwa timnya telah mampu menghasilkan ide dan produk transformatif karena hambatan yang ada dalam lingkungan penelitian tradisional tidak ada di Wyss.
"Kami memecahkan model akademis biasa karena kami bukan departemen, kami tidak di sekolah manapun, kami tidak memindahkan semua fakultas kami bersama. Kami benar-benar membiarkan fakultas kami tetap di departemen mereka sendiri dan di kerajaan kecil mereka sendiri, "katanya. "Kami kemudian mengumpulkan potongan kecil dari setiap kelompok orang dalam apa yang kami sebut 'kolaborasi'. Mereka adalah tempat di mana kami berkolaborasi di sekitar proyek-proyek tertentu. Itu tidak dimiliki oleh anggota fakultas, itu dimiliki oleh proyek. Mereka benar-benar diatur oleh semangat dan sains, bukan oleh pedoman administratif dan batas-batas departemen. "
Wyss memiliki kolaborator, kemitraan, dan perjanjian konsorsium di seluruh dunia, dan Ingber mencatat bahwa itu terus tumbuh. "Ini seperti perusahaan kapal luar angkasa," katanya. "Kamu punya orang-orang dari mana-mana. Ini salah satu hal paling fantastis yang menurutku tidak disadari oleh kebanyakan orang."
Satu produk yang mendekati tahap akhir pengembangan melibatkan organ manusia dalam sebuah chip. Ilmuwan Staf Senior Geraldine Hamilton mempresentasikan paru-paru pada chip di TED Boston musim panas ini. Tidak menjadi bingung dengan paru-paru komputer, Hamilton dan timnya benar-benar membangun paru-paru pada chip plastik sekitar seperempat panjang. Mereka menggunakan sel paru-paru manusia dan sel-sel pembuluh darah dan telah mampu meniru pernapasan di dalam chip. "Idenya adalah bahwa chip ini akan lebih baik memprediksi tanggapan manusia terhadap obat-obatan, tetapi juga memberi kita pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana penyakit ini bekerja dan berpotensi membantu kita menemukan obat yang lebih baik untuk penyakit," kata Hamilton.
Saat ini, biaya jutaan dolar untuk menguji senyawa tunggal apa pun. Banyak hewan yang hilang karena bertahun-tahun pengujian hewan untuk produk tertentu. Jika Wyss berhasil menjalankan fase pengujian melalui organ pada chip, maka hewan dan uang dapat disimpan. Jadi Hamilton, tidak berhenti di paru-paru. Timnya telah mengembangkan sejumlah organ pemukulan, termasuk jantung, ginjal, dan hati pada keripik. "Kekuatan sebenarnya berasal dari menghubungkan mereka bersama-sama," kata Hamilton. "Kamu bisa mulai memprediksi semua fungsi tubuh manusia."
Cara tubuh manusia menanggapi sesuatu sangat rumit. Tidak pernah hanya satu organ, tetapi seringkali interaksi antar organ. Jadi, Dr. Hamilton bekerja dengan Sony - pabrikan besar yang membuat DVD di antara perangkat elektronik lainnya, untuk menciptakan chip dalam skala yang dapat dibuang dan tidak mahal. "Jadi bayangkan chip kami bisa masuk ke cartridge kecil dan cartridge itu bisa dipasang ke instrumen," kata Hamilton. "Sama seperti yang Anda lakukan dengan CD. Anda mendapatkan CD, Anda pasang, Anda menggunakan remote control untuk mengerjakannya."
Setelah semua chip terpasang, mikroskop yang kuat mengambil gambar langsung dari sel dan mengirim data langsung ke iPhone, iPad atau meja komputer sehingga perubahan dan perkembangan dapat dipantau secara real time, "Ini menyediakan antarmuka pengguna yang memungkinkan Anda untuk tahu persis apa yang terjadi dengan masing-masing chip Anda, "kata Hamilton.
Apa yang mereka temukan dalam tes awal telah menjadi terobosan. "Apa yang menakjubkan adalah kami telah menemukan hal-hal yang belum pernah ada sebelumnya. Kami tidak hanya meniru, kami memprediksi itu. Kami telah menemukan bahwa gerakan pernapasan bertanggung jawab untuk bagian terakhir dari penyerapan partikel-partikel ini," kata Ingber. Mereka bahkan bisa menguji obat baru untuk mencegah cairan di paru-paru, yang dikenal sebagai adema paru. Perusahaan-perusahaan obat mengujinya tidak lama setelah pada kelinci dan anjing dan mengkonfirmasi temuan dari tim Hamilton.
Setelah sistem ini tersedia untuk laboratorium untuk dibeli, Ingber mengharapkannya untuk akhirnya menggantikan pengujian hewan, yang akan menurunkan biaya dan memperpendek kerangka waktu dari proses pengujian obat. Yang paling penting, tes akan dilakukan dalam sel manusia, yang dia percaya akan memiliki kemampuan prediktif yang jauh lebih tinggi.
