«Мини-органы» и чипы. Как новые технологии спасут лабораторных животных от дальнейших издевательств во время исследований

Последние технологические достижения дают надежду, что уже скоро эпоха использования животных для научных исследований уйдет в прошлое. К примеру, президент США Джо Байден в декабре 2022 года подписал указ, согласно которому новейшие технологии признаются рабочим вариантом для тестирования лекарств перед их испытанием на людях.

Как животные оказались в лабораториях: краткая история

Самые древние письменные упоминания о том, как люди изучали животных, датируются 4 веком до нашей эры. Тогда Аристотель и Эразистрат исследовали куриные яйца, чтобы узнать, как развиваются эмбрионы.

В Средние века эксперименты на животных в большинстве своем ограничивались препарированием, и животных не так часто использовали для медицинских исследований вплоть до эпохи Возрождения. В 19 веке эксперименты на животных стали более распространены, когда ученые начали изучать влияние лекарств и химических веществ на живые организмы.

Уже в начале 20 века эксперименты на животных стали неотъемлемой частью исследований: их использовали при разработке вакцин от оспы и полиомиелита, изучении генетики и разработке новых хирургических методик. Впоследствии даже появились законы, требовавшие от производителей лекарств проведения «доклинических испытаний (включая испытания на животных)», прежде чем экспериментировать на людях. В США эти законы оставались неизменными в течение 84 лет — до недавних изменений, которые позволили компаниям использовать новые методы тестирования, о которых пойдет речь ниже.

Проблема с использованием животных для экспериментов — это не только об этических вопросах. Есть много проблем с эффективностью подобных исследований, ведь организм животных значительно отличается от организма человека.

Иногда ученые, чтобы проверить определенные болезни или лекарства против них, умышленно вызывают болезненное состояние у животных. Но на самом деле болезни у животных часто протекают по-другому, чем у людей. Именно поэтому многие лекарства, проходящие этап тестирования на животных, далеко не всегда доходят до пациентов, ведь дальнейшие результаты тестирования на людях оказываются неудовлетворительными. Например, в 2019 году ученые обнаружили, что 95% лекарств после успешных испытаний на животных оказываются неудачными во время экспериментального лечения людей.

Однако, несмотря на множество минусов, долгое время эксперименты на животных оставались основным способом исследований болезней и лекарств от них, ведь «никто не мог предложить альтернативы», говорит Дон Ингбер, основатель и директор Института Висса при Гарвардском университете и соучредитель компании Emulate, которая занимается альтернативными технологиями исследования лекарств.

Какие альтернативы и как они работают

Сейчас ученые активно используют органоиды — грубо говоря, это уменьшенные копии органов человеческого организма, выращенные в искусственной среде. Органоид мозга не выглядит как человеческий мозг — это скорее модель, содержащая соответствующие типы тканей и структур, которые его образуют. То есть вместо того, чтобы мучить животных или рисковать здоровьем людей во время исследований лекарства, ученые могут использовать альтернативу в виде таких искусственных органов, чтобы изучить все положительные и отрицательные аспекты нового продукта.

Еще одна многообещающая технология — т.н. органы на чипах. Это очень небольшие устройства размером с флешку, содержащие узкие каналы, производимые из живых клеток человеческих органов. Органы на чипах могут имитировать взаимодействие между разными видами тканей и циркуляцию иммунных клеток. Когда исследователи вводят в каналы этих чипов лекарства, устройства имитируют реакцию человеческих тканей на них.

Существуют также различные компьютерные модели человеческих органов, позволяющие изучать их реакцию на определенные лекарства. Профессор компьютерной медицины в Оксфордском университете Бланка Родригес в своем исследовании показала, что подобные модели показывают себя значительно лучше, чем эксперименты на живых животных, в выявлении препаратов, вызывающих проблемы с сердцем у пациентов.

А недавнее исследование показало, что модель печени в виде микрочипа правильно обозначала 9 из 10 токсичных для органа препаратов, ранее проходивших тестирование на животных.

Все эти положительные новости не означают, что тестирование на животных исчезнет как явление уже завтра. Инновационные методы нужно изучать и дорабатывать, поскольку на сегодняшний день они не готовы полностью заменить животных. По словам Ингбера, недавнее обновление закона США — это важный шаг, который подтолкнет лаборатории больше экспериментировать с моделями человеческих органов вместо животных, что позволит быстрее улучшить эти технологии и в конечном счете свести на нет использование собак, кошек, мышей и обезьян ради нашего здоровья.