Вы когда-нибудь задумывались, как ученые тестируют новые лекарства, чтобы убедиться в их безопасности и эффективности? Сперва лекарства испытывали на животных, но люди отличаются от животных и генетически, и физиологически. Не всегда лекарства будут вести себя в человеке так же, как в лабораторных мышах. К тому же этика не стоит на месте, и ученые стараются найти другие возможности, не причиняя страданий животным.
С развитием биологии ученые нашли способы имитировать сложные функции человеческих тканей и органов в лабораторных условиях. Эти новые технологии называются микрофизиологическими системами (МФС), они имитируют, например, кишечник, мозг, легкие человека и т. д. Как же их создают? Ученые нашли несколько креативных способов создания МФС, включая пластиковые подставки с «напечатанными» на них клетками с помощью чернил, содержащих клетки. Это могут быть срезы органов, простые шарики клеток, которые формируются в виде «капель», или же содержаться в постоянно перемешиваемой жидкости для роста клеток.
Одна из наиболее утонченных видов МФС - это «орган на чипе» (ОНЧ). Клетки в этом устройстве расположены так, что способны воссоздать строение и работу настоящего органа, например, сердца или печени. Ученые даже подключают крошечные кровеносные сосуды, чтобы имитировать кровоток и поступление питательных веществ в орган. Сам орган на чипе размером с флешку для компьютера, но работает также, как и настоящий орган. Технология ОНЧ довольно новая и пока широко не используется в тестировании лекарств. Ученые надеются, что использование ОНЧ может помочь сократить количество животных, используемых в исследованиях.
В МФС добавляют раковые клетки и наблюдают, что произойдет с ними, когда чип обрабатывают лекарством. Ученые изучают, насколько токсичным будет новое лекарство, насколько оно эффективно или выявляют неожиданные побочные эффекты.
Еще одной захватывающей перспективой МФС является возможность использования их в персонализированной медицине. Ведь каждый человек генетически уникален, и мы реагируем на одни и те же лекарства по-разному. То же самое лекарство может работать по-разному в разных людях. С помощью "органа-на-чипе" врачи смогут тестировать новые лекарства на собственных клетках и тканях пациента, прежде чем давать их реальному человеку. Такой подход может помочь врачам подобрать оптимальное лечение для каждого конкретного пациента, что в целом сделает здравоохранение более эффективным.
Почему же их не используют в медицине? Одна из трудностей - их стоимость, это очень дорого. Другой нерешенной проблемой является воспроизводимость. Способность получать одинаковые или похожие результаты при каждом повторении научного эксперимента или теста в одних и тех же условиях является одним из критериев качества исследования. Воспроизводимость помогает ученым и врачам доверять результатам тестов и позволяет официально утверждать лекарство для применения на людях. Сложный процесс проверки того, что научный тест работает так, как должен, и дает воспроизводимые результаты, называется валидацией или же по-нашему подтверждением. МФС все еще проходят подтверждение.
МФС используют не только для проверки лекарств, на них тестируют загрязняющие вещества и токсины на клетки и органы человека. МФС можно использовать для моделирования редких генетических заболеваний или же исследований вирусов. В будущем ученые планируют использовать МФС для моделирования взаимодействия нескольких органов. Ведь при приеме лекарств оно влияет не только на печень, но и на другие части тела. Чтобы лучше понять такие взаимодействия, исследователи могут соединять чипы различных органов вместе, создавая своего рода мини-человека на чипе.
Источник:
Smirnova L and Hartung T (2024) Creating Tiny Human “Organs” to Test medicines… and More!. Front. Young Minds. 12:1320408. doi: 10.3389/frym.2024.1320408
Ставя палец вверх и подписываясь, Вы помогаете мне продвигать настоящую науку.
Предыдущая статья: Нет притяжения сильнее, чем у кровати в 6 утра