Можно ли заменить лабораторных животных мини-органами?

В 1979 году 24 апреля впервые было объявлено Всемирным днем лабораторных животных. С тех пор в этот день проводятся демонстрации против экспериментов на животных, которые также проводятся миллионы раз в Германии, особенно при разработке фармацевтических препаратов и косметики.

Зоозащитники указывают на этические проблемы и зачастую неадекватную переносимость данных, полученных в ходе экспериментов на животных, на людей. Кроме того, они объясняют, что уже давно существуют альтернативные методы тестирования, особенно системы «орган-на-чипе», которые могут заменить эксперименты на животных. Действительно ли технология уже готова?

Технология «OoC" — это разновидность продвинутого правнука клеточной культуры, которая десятилетиями использовалась для разработки лекарств. Первоначально клеточные культуры состояли только из одного типа клеток, которые культивировались в питательной среде. Например, культура нервных клеток может быть использована для того, чтобы выяснить, является ли кандидат на лекарство вредным для нервов.

Однако значимость таких тестов весьма ограничена. Технология «ОоС» позволяет лучше отображать биологические процессы, происходящие в организме человека.

Мини-органы из стволовых клеток

Для этого стволовые клетки определенных типов тканей, например, из печени, обычно помещают в микрофлюидную клеточную культуральную систему. Микрофлюидные средства: Тончайшие каналы обеспечивают снабжение тканей жидкостью и питательными веществами, а также то, что биохимические сигналы могут передаваться внутри группы клеток. Из стволовых клеток развиваются различные клеточные линии.

В результате получается дифференцированная ткань, которая физиологически гораздо ближе к органу, чем отдельная клеточная линия.

Микрочип, на котором построены мини-органы, позволяет считывать биохимические и биоэлектрические процессы в мини-органах и, таким образом, дает представление об эффективности и переносимости тестируемых препаратов.

До сих пор этот метод использовался для культивирования тканей мозга, кишечника, легких, сердца, почек и простаты. OoC также можно комбинировать друг с другом. Затем исследователи называют это системой «мультиорган-на-чипе» (MOoC).

Особенно перспективным является сочетание OoC ткани, на которую нацелен препарат, с OoC печени. Таким образом, можно изучить эффективность в ткани-мишени и в то же время проверить, как орган детоксикации печень справляется с препаратом.

Несмотря на всю эйфорию, которая распространяется по поводу производительности этого OoC, нужно учитывать, что технология очень молодая и, в принципе, еще находится в зачаточном состоянии. Ближайшие несколько лет должны будут показать, насколько надежна эта стратегия и какой потенциал она имеет для развития.

Для того, чтобы изучить все лекарственные взаимодействия в организме, теоретически все 21 орган должны быть отображены на чипах и соединены друг с другом. Наибольшее число, достигнутое на данный момент (2024 год), составляет десять OoC. Эти MOoC представляют собой компактный и экономичный инструмент для медицинских исследований и разработки лекарств. Но даже это не отражает сложности полноценного живого существа.

Несмотря на все слабости, которые есть у животных моделей, невозможно представить исследования лекарств без них в обозримом будущем. Тем не менее, оптимистичные оценки показывают, что до 80 процентов экспериментов на животных в этой области могут быть заменены системами «орган-на-чипе» в среднесрочной перспективе.