Тестирование на животных не только сомнительно с этической точки зрения — на самом деле оно не так уж эффективно. Несколько биотехнологических фирм разрабатывают технологии, которые могут это изменить.
Когда 4000 биглей , предназначенных для испытаний на животных, были недавно спасены из питомника в Вирджинии, это стало напоминанием об огромном количестве животных, используемых в фармацевтической промышленности и других исследованиях: по некоторым оценкам, 192 миллиона животных во всем мире используются в лабораториях каждый год . .
Помимо этических проблем, этот процесс работает не очень хорошо. Из препаратов, прошедших испытания на животных, более 90% позже не проходят клинические испытания на людях. Но более совершенные технологии могли бы заменить использование некоторых животных и сделать разработку лекарств более дешевой и эффективной. И в конечном итоге, по мере развития технологии, возможно, она и другие альтернативы смогут полностью заменить испытания на животных.
Биотехнологическая фирма Emulate является одной из компаний-первопроходцев в этой технологии. В одной версии крошечного «органа на чипе», размером примерно с флешку, клетки легких человека выстраиваются в два параллельных канала, вырезанных в гибком пластике. В другой чип имплантированы клетки мозга; еще у другого есть клетки печени. Технология имитирует то, что происходит внутри тела, когда питательные вещества, воздух и кровь перекачиваются через маленькие каналы. «Мы пытаемся воссоздать простейшую функциональную единицу каждого органа», — говорит Лорна Юарт, главный научный сотрудник Emulate.
Когда технология используется для тестирования лекарств, появляется все больше доказательств того, что она может работать лучше, чем тестирование на животных. А в случае некоторых более новых видов вмешательств, таких как генная терапия или моноклональные антитела, тестирование на животных в настоящее время вообще не работает; Органный чип может помочь обеспечить критическую раннюю обратную связь о том, является ли лекарство безопасным или эффективным. В своем нынешнем виде и в соответствии с действующими правилами технология чипов органов не может полностью заменить испытания на животных. Но у него есть потенциал, чтобы значительно заменить количество используемых животных.
«Мы использовали их либо для перепрофилирования существующих лекарств, которые проходят клинические испытания, либо для разработки новых лекарств с использованием этих чипов, и мы можем делать их быстрее и дешевле», — говорит клеточный биолог и биоинженер Дональд Ингбер, директор-основатель Wyss Гарвардского университета. Institute , который возглавил команду, которая в 2010 году впервые успешно изобрела первый успешный чип для органов. В 2014 году Ингбер выделил Emulate и теперь входит в его правление.
В Гарварде команда Ингбера использовала эту технологию для идентификации существующего препарата для лечения COVID-19, который сейчас проходит клинические испытания в Африке. Он также разработал новое лечение, которое обещает одновременную защиту от COVID-19, оригинального вируса SARS, нескольких типов гриппа, MERS и простуды. «Мы сделали это очень быстро и определили, что это работает в этих человеческих чипах и в других моделях», — говорит он. «Я думаю, что у него огромный потенциал».
До того, как технология чипирования органов стала доступной, у фармацевтических компаний было два основных варианта тестирования. «Один из них смотрел на клетки в чашке, в очень искусственной среде», — говорит Юарт. «А другой, конечно же, модель животного. И я думаю, что есть много данных, которые показывают, что на самом деле эти две модели не помогают ученым-разработчикам лекарств выбрать правильного кандидата ни с точки зрения безопасности, ни с точки зрения эффективности».
Например, некоторые лекарства, используемые для лечения заболеваний печени, связываются с белками в печени человека так, как это не происходит у животных; исследователи не видели токсических эффектов, пока не начались испытания на людях. Другие лекарства, показавшие себя многообещающими в лечении болезни Альцгеймера у животных, не работают, когда их тестируют на людях. Некоторые лекарства от рака, которые устраняют опухоли у мышей, не так эффективны у людей. И список продолжается.
В исследовании , которое в настоящее время находится на рассмотрении, ученые из Emulate вместе с фармацевтическими компаниями Johnson & Johnson и Abbvie обнаружили, что чипсы из печени работают намного лучше, чем животные, при прогнозировании того, будет ли конкретный препарат токсичным. В ходе исследования было рассмотрено 27 различных соединений, используемых в лекарствах, поступивших на рынок, 22 из которых, как позже выяснилось, наносят вред печени.
«Двадцать два из этих препаратов прошли испытания на животных и в основном были признаны достаточно безопасными для проведения клинических испытаний, но позже либо были сняты с рынка, либо потребовали маркировки « черного ящика », — говорит генеральный директор Emulate Джим Корбетт. (До того, как они были отозваны, лекарства убили 208 пациентов, и потребовалось еще 10 человек для пересадки печени.) Технология чипов печени была в семь-восемь раз точнее в определении токсичности, чем испытания на животных.
Технология чипов органов все еще находится на ранней стадии. Компания Emulate в первую очередь сосредоточилась на использовании инструментов для проверки безопасности лекарств. Следующим шагом является дополнительное тестирование эффективности, чтобы исследователи могли лучше понять, как могут работать лекарства, до начала клинических испытаний. Эта технология может быть использована, например, с образцами клеток пациентов с редкими заболеваниями, прежде чем она будет фактически использована непосредственно у этих пациентов.
Чтобы помочь расширить использование технологии, одним из ключевых шагов является изменение регулирования: законопроект, недавно принятый Палатой представителей при поддержке обеих партий, Закон о модернизации FDA, обновит требования к фармацевтическим компаниям, которые хотят перевести лекарство на клинические испытания. Руководящие принципы не менялись с 1938 года. «Впервые здесь будет сказано, что вы можете представить альтернативы данным о животных», — говорит Корбетт.
Фармацевтические компании также могут начать больше использовать эту технологию для внутренней разработки лекарств, поскольку она может сэкономить часть миллиардов долларов, потраченных на лекарства, которые в конечном итоге не работают. Недавнее исследование токсичности лекарств для печени подсчитало, что если бы фармацевтические компании использовали только печеночный чип Emulate, они могли бы сэкономить 3 миллиарда долларов в год.
«Заменить испытания на животных для этих фармацевтических компаний очень сложно, потому что есть люди, которые не хотят рисковать и менять методы работы», — говорит Ингбер. «Но, возможно, его экономика привлечет внимание руководителей высшего звена».
