Столетиями лекарства проверяли сначала на подопытных животных, а затем (или даже минуя первый этап) на добровольцах. Такие эксперименты всегда были спорными с точки зрения этики и не всегда эффективными. Сейчас ученые приблизились к революционному решению проблемы.
Фото: Анатолий Жданов, Коммерсантъ
Фото: Анатолий Жданов, Коммерсантъ
По заветам доктора Франкенштейна
Тумороиды, органоиды, органы на чипах. Эти термины относятся к микрофизиологическим системам (MPS) — биотехнологиям, суть которых в создании в лабораторных условиях тканей или даже целых органов.
Тумороиды — это выращенные в лабораторных условиях ткани, имитирующие злокачественные новообразования. Органоиды — созданные в лаборатории многоклеточные структуры, имитирующие гистологию и микрофизиологию определенного органа или его части. Органы на чипах — это компактные устройства, имитирующие процессы, происходящие с реальными тканями и органами в организме.
Эти многообещающие технологии находятся в зачаточном состоянии. Но, например, для британского стартапа Lift Biosciences они уже стали спасительными. Только с помощью тумороидов компания смогла доказать инвесторам, что ее новый препарат эффективен против раковых заболеваний, пишет Financial Times.
Компания изначально прибегла к традиционному в медицине методу тестирования нового лекарства — на мышах. Однако многообещающая разработка компании потерпела неудачу — иммунная система мышей отторгала лекарство. И вместо £20 млн, которые стартап надеялся привлечь, инвесторы предложили лишь £5 млн.
Возможно, новое лекарство так бы и забраковали, если бы главный научный сотрудник компании Оксана Полякова не решила проверить препарат с помощью тумороида. Результат этого теста оказался противоположным испытаниям на мышах: лекарство, введенное в тумороид, «полностью уничтожило» опухоль.
Как объясняет гендиректор стартапа Алекс Блит, причина расхождения в результатах кроется в том, что белые кровяные тельца мышей и человека слишком по-разному реагируют на терапию. «Мышь просто не понимает этот человеческий язык»,— объяснил журналистам господин Блит.
По последним данным, испытания на тумороидах с 80% точностью могут определить эффективность лекарства для человека. Испытания на животных дают лишь 8-процентную точность.
В случае с редкими заболеваниями эксперименты на животных вообще практически невозможны. «В мире существует порядка 7 тыс. редких заболеваний, но только 400 из них активно изучаются. Просто потому, что для остальных нет животных-моделей»,— объясняет главный научный сотрудник американской компании Hesperos, занимающейся созданием органов на чипах, Джеймс Хикман.
Использование же микрофизиологических систем позволит не только сократить количество экспериментов над животными, но заполнить те ниши, где такие испытания затруднены, отмечает господин Хикман.
Потестить на Гомункуле
Наконец, тесты на животных давно считаются сомнительными и с этической точки зрения. Активисты во многих странах мира требуют от компаний и университетов (порой в довольно агрессивной форме) прекратить использовать «братьев наших меньших» в качестве подопытных.
Однако перейти на новую технологию не так-то просто. Микрофизиологические системы — все еще очень молодая научная сфера. Исследователи только учатся создавать ткани и окружающие для них условия, которые максимально точно бы имитировали поведение человеческого организма. При этом малейшая неточность может привести к неверным результатам и возможным тяжелым последствиям для будущих пациентов.
Исходя из этого, регуляторы пока не готовы принимать результаты таких испытаний как доказательство надежности и эффективности лекарственного средства. От фармацевтических и биотехнологических компаний по-прежнему требуют проведения нескольких этапов опытов — сначала на животных, а затем и на людях.
В июне 2022 года Управление по контролю за рынком лекарственных препаратов и продовольствия США (FDA) задумалось о том, чтобы изменить эту практику. Пока американский регулятор готов принять в качестве базовых испытаний лекарства результаты проверки на MPS лишь в исключительных случаях. Но ведомство уверено, что за новыми технологиями, в том числе MPS, будущее медицины.
Они, по мнению регулятора, способны значительно сократить расходы на исследования и испытания, а также ускорить процесс одобрения лекарств. И уже в 2023 году FDA может на регулярной основе начать принимать результаты тестов на MPS в качестве одного из этапов клинических испытаний.
Впрочем, параллельно с MPS ученые ищут и другие способы уйти от традиционных методов. Так, в начале августа Джейкоб Ханна из израильской компании Renewal Bio опубликовал научную статью об успешном создании из стволовых клеток полноценного эмбриона мыши. Его лаборатории удалось сформировать эмбрионы и поддерживать их рост в механической матке в течение нескольких дней. За это время у них появились бьющиеся сердца, текущая кровь и складки черепа.
«Это первый случай, когда такой продвинутый эмбрион был имитирован без сперматозоидов, яйцеклеток или даже матки»,— пишет MIT Technology Review.
Сейчас господин Ханна работает над технологией, которая аналогичным образом позволит выращивать из стволовых клеток модели эмбрионов человека, которые соответствовали бы состоянию естественного эмбриона на 40−50-й день беременности.
На этой стадии формируются уже основные органы и конечности. Эти эмбрионы никогда не станут полноценными людьми, объясняет ученый. Зато они могут быть использованы в трансплантологии.
Прогнозов о том, как скоро удастся вырастить такой человеческий эмбрион, Джейкоб Ханна не дает. Но тот факт, что для экспериментов он использует преимущественно свои клетки кожи и кровь, означает, что в случае успеха лаборатория Renewal Bio наполнится сотнями или даже тысячами миниатюрных копий ученого.