Intero Biosystems: Dùng ruột non người nuôi trong phòng thí nghiệm để thay thế thử nghiệm trên động vật

Intero Biosystems đang đặt cược rằng những mô ruột người được nuôi trong phòng thí nghiệm có thể thay thế động vật trong quá trình thử nghiệm thuốc, giữa lúc các cơ quan quản lý đang thúc đẩy những phương pháp thay thế.

Vấn đề với mô hình động vật

Phát triển thuốc từ lâu đã dựa vào các mô hình động vật, nhưng sự khác biệt giữa các loài khiến những gì hiệu quả trên động vật không phải lúc nào cũng chuyển dịch được sang người. Hệ quả là phần lớn thuốc vẫn thất bại trong quá trình phát triển.

Intero Biosystems, một startup có trụ sở tại Denver (Mỹ), đang phát triển organoid ruột người — mô được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm mô phỏng đường ruột — như một cách khác để nghiên cứu tác động của thuốc và các hợp chất lên cơ thể người trước khi thử nghiệm trên người thật.

Các nhà nghiên cứu và công ty dược phẩm ngày càng tìm kiếm những mô hình phản ánh chính xác hơn sinh học của con người, nhằm bổ sung và giảm bớt sự phụ thuộc vào thử nghiệm trên động vật.

Organoid phức tạp hơn mô hình đơn giản

Intero, được tách ra từ Đại học Michigan, cho biết các organoid của mình khác biệt so với những mô hình đơn giản chỉ tái tạo một phần đường ruột. Chúng chứa nhiều loại tế bào và mô khác nhau có trong ruột người, điều mà công ty tin rằng giúp chúng trở thành mô hình phù hợp hơn với con người để thử nghiệm thuốc và các hợp chất.

"Hầu hết các loại thuốc đều thất bại trong thử nghiệm lâm sàng, và tôi nghĩ ai cũng dễ dàng nhận ra rằng chúng ta không phải là chuột, cũng không phải những lớp tế bào phẳng lì," Madeline Eiken, đồng sáng lập kiêm CTO của Intero, chia sẻ.

Sản phẩm chủ lực của startup là GastroScreen, một mô hình organoid ruột người được bán cho các công ty dược phẩm, công nghệ sinh học, thực phẩm và hóa chất để thử nghiệm thuốc và các hợp chất khác.

Mỗi organoid có đường kính khoảng một milimét, và công ty vận chuyển khoảng 100 đơn vị mỗi lần trong một ống nghiệm, theo đồng sáng lập kiêm CEO Charlie Childs. Khách hàng có thể sử dụng chúng như mô hình ruột khỏe mạnh hoặc tạo ra các tình trạng giống bệnh để kiểm tra phản ứng của mô với các hợp chất khác nhau.

"Chúng tôi thực sự đang gửi những cơ quan sống thu nhỏ qua đường bưu điện đến mọi người," Childs nói.

Không chỉ bán organoid

Ngoài bản thân các organoid, Intero còn bán vật tư cần thiết để nuôi cấy và làm việc với chúng, như hỗn hợp dinh dưỡng nuôi tế bào và các hóa chất dùng trong thí nghiệm.

Công ty cũng thực hiện các nghiên cứu cho khách hàng, bao gồm thiết kế thí nghiệm riêng, thực hiện xét nghiệm trong phòng thí nghiệm và cung cấp dữ liệu thu được. Phần lớn công việc này tập trung vào an toàn thuốc và nghiên cứu bệnh tật. Chẳng hạn, khách hàng có thể cho organoid tiếp xúc với một ứng viên thuốc để xem liệu nó có gây hại cho đường ruột không.

Được thành lập năm 2024, startup hiện có 7 nhân viên và chưa đầy 10 khách hàng sau khi huy động được 2,3 triệu USD vòng pre-seed vào năm ngoái. Công ty đạt doanh thu hơn 400.000 USD từ quý IV năm ngoái đến quý III năm nay.

Quy định của FDA thúc đẩy nhu cầu

Những thay đổi về quy định cũng góp phần thúc đẩy sự quan tâm đến các phương pháp thay thế thử nghiệm trên động vật. Vào tháng 4 năm ngoái, Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ (FDA) đã công bố kế hoạch giảm phụ thuộc vào thử nghiệm động vật trong phát triển thuốc, thúc đẩy các giải pháp thay thế bao gồm organoid, organ-on-chip (thiết bị nhỏ mô phỏng chức năng cơ quan) và mô hình tính toán dựa trên AI.

Đến tháng 3 năm nay, FDA ban hành hướng dẫn dự thảo về cách các nhà phát triển thuốc nên xác thực các phương pháp tiếp cận mới (NAM) khi sử dụng chúng để hỗ trợ hồ sơ pháp lý. Hướng dẫn cung cấp khung xác thực nhưng không chứng thực bất kỳ phương pháp cụ thể nào.

Những thay đổi trong luật pháp Mỹ cho phép nhà phát triển thuốc sử dụng phương pháp không dùng động vật trong một số trường hợp đã khiến các công ty dược phẩm sẵn sàng khám phá các công nghệ như organoid hơn. Những công ty từng do dự giờ đây đang tìm cách đưa organoid vào nội bộ.

Cạnh tranh trong lĩnh vực mô hình ruột người

Intero không phải cái tên duy nhất theo đuổi mục tiêu xây dựng mô hình ruột phù hợp với con người hơn. Altis Biosystems phát triển mô hình ruột có nguồn gốc từ tế bào gốc, trong khi InSphero cung cấp organoid ruột có nguồn gốc từ bệnh nhân để thử nghiệm độc tính đường tiêu hóa. Các đối thủ như MIMETAS lại chọn hướng tiếp cận khác với công nghệ organ-on-chip, sử dụng hệ thống vi lưu để tái tạo các khía cạnh của môi trường bên trong mô người.

Intero cho rằng mình khác biệt ở độ phức tạp và khả năng mở rộng quy mô của mô hình. Không giống các mô hình ruột được nuôi từ mô thu thập qua các thủ thuật như nội soi đại tràng, GastroScreen có nguồn gốc từ tế bào gốc đa năng cảm ứng (iPSC) — tế bào trưởng thành được lập trình lại để trở thành gần như bất kỳ loại tế bào nào và có thể tạo ra từ mẫu máu. Cách tiếp cận này mang lại tiềm năng cá nhân hóa mô hình cho từng bệnh nhân và mở rộng sản xuất dễ dàng hơn.

Vẫn đang xây dựng bằng chứng xác thực

Khi được hỏi về bằng chứng cho thấy GastroScreen có thể dự đoán phản ứng thuốc ở người chính xác hơn các mô hình động vật hay tế bào hiện có, Childs cho biết công ty vẫn đang xây dựng bằng chứng đó và hiện ở giai đoạn hai của quy trình xác thực ba giai đoạn.

Sau khi chứng minh GastroScreen chứa các mô chính của ruột người, Intero đang thử nghiệm với những loại thuốc đã biết rõ tác động trên người. GastroScreen đã cho thấy phản ứng như mong đợi với các loại thuốc giảm viêm đường ruột và các hợp chất được biết gây tổn hại đường ruột.

Ở giai đoạn cuối, công ty sẽ so sánh trực tiếp kết quả của GastroScreen với dữ liệu động vật và lâm sàng hiện có của các công ty dược phẩm. Những nghiên cứu này đang được tiến hành với một số công ty dược phẩm.

Cơ hội dữ liệu cho AI

Intero không dùng AI để tạo organoid. Thay vào đó, Childs nhìn thấy cơ hội sử dụng organoid để tạo ra dữ liệu sinh học mà các mô hình AI cần, và công ty dự định cấp phép những bộ dữ liệu này cho các công ty dược phẩm và AI.

Trong ngắn hạn, Intero tập trung vào việc mở rộng quy mô sản xuất. Hiện tại công ty có thể tạo ra vài nghìn organoid mỗi lần và đang nỗ lực tự động hóa sản xuất, với mục tiêu đạt hàng trăm nghìn organoid mỗi lô.

Về dài hạn, công ty muốn tiến vào lĩnh vực y học cá nhân hóa, sử dụng tế bào của bệnh nhân để tạo organoid nhằm thử nghiệm các loại thuốc khác nhau trước khi điều trị. Tham vọng lớn nhất là tạo ra một ruột nhân tạo, dựa trên quy mô sản xuất và dữ liệu đặc thù của từng bệnh nhân được tạo ra từ công nghệ organoid.

Intero đã lên sân khấu tại sự kiện TechCrunch Disrupt, nơi công ty là một trong 20 startup tranh tài cho danh hiệu Startup Battlefield năm nay.