Биомедицинские и фармацевтические исследования занимают много времени, требуют немало денег, сил, участия огромного количества ученых.
Кроме того, до сих пор провести научные исследования практически невозможно без участия лабораторных животных.
Во Всемирный день защиты лабораторных животных разбираемся в истории вопроса и выясняем, могут ли современные технологии заменить мышей, крыс и рыб, используемых в опытах.
Мы живы благодаря животным Исследования на животных проводятся с давних времен – записи о таких экспериментах есть у Гиппократа и Галена, считающимися основателями современной медицины.
Галена, жившего во II веке н.э. и вовсе называют отцом вивисекции – этим термином называют операции на живых животных. Животные сперва использовались для получения знаний об анатомии и отработки оперативных навыков, а с XIX века активно начали применяться в качестве объектов для изучения физиологии, природы заболеваний и оценки влияния тех или иных лекарств.
Иван Павлов изучал условные рефлексы на собаках, Иван Сеченов – процессы нервного возбуждения и торможения на лягушках, Луи Пастер – течение сибирской язвы у овец. Русский физиолог Иван Павлов с ассистентами и слушателями Военно-медицинской академии К XX веку масштабы экспериментов на животных стали еще более впечатляющими.
Существует точка зрения, согласно которой, абсолютно все научные достижения в области медицины в XX веке, были бы невозможны без участия лабораторных животных. Благодаря им был выделен инсулин, разработаны вакцины от лепры, созданы и испытаны многие антибиотики, кроме того, эксперименты на животных позволили создать генетически-модифицированные организмы и клонировать млекопитающее.
Животные вносили (и вносят) свой вклад не только в такие революционные события как клонирование овечки Долли, но и в процесс создания большей части лекарств.
Так, например, без животных невозможна оценка токсичности лекарственных препаратов – обязательный этап проверки новых медикаментов.
Можно ли отказаться от экспериментов на животных Количество животных действительно впечатляет – согласно одному исследованию ежегодно в исследованиях используется 100 миллионов особей. Это не только мыши, кролики, лягушки, которые сразу приходят на ум, но и черви, рыбки данио-рерио, голые землекопы, обезьяны, свиньи, собаки, морские свинки и многие другие виды.
Большинство животных выращиваются специально для экспериментов в нужном количестве, а многие линии несут те или иные мутации, упрощающие проведение опытов. Например, лекарства от рака испытывают на животных со склонностью к образованию опухолей, а препараты от диабета – на тех, кто страдает именно этой болезнью. Ученые полагают, что полностью отказаться от братьев наших меньших не получится – альтернативные модели могут заменить их лишь частично, так как воссоздать столь сложные многоклеточные структуры с непростой физиологией в искусственных условиях практически невозможно.
Мини-органы Одно из перспективных направлений – создание мини-органов, предназначенных для тестирования лекарств. Это выращенные в лабораторных условиях крошечные структуры – сердца, почки, печень, состоящие из клеток и тканей, характерных именно для этого органа. Такие органоиды как правило не способны выполнять все функции, на которые способны полноценные органы, но «отреагировать» на тот или иной препарат они могут.
Одна из недавних разработок – «мини-мозг», выращенный в новосибирском НИИ цитологии и генетики. Органоиды будут использоваться для изучения влияния мутаций на процесс развития мозга и возникновение тех или иных патологий.
Растительная тест-система Другой подход – использовать для тестирования лекарств растения.
Из листьев шпината были удалены все клеточные компоненты, а оставшийся «каркас» использовался в качестве аналога сосудистой системы. Исследователи успешно испытали свою систему, внедрив в растительный «сосуд» сперва искусственный тромб, а затем наночастицы, несущие лекарственный препарат. Сгусток был успешно растворен, просвет сосуда освобожден, а тест-система продемонстрировала свою работоспособность.
Фантомные животные Заменить настоящих мышей трехмерными моделями придумали в Томском политехническом университете. Фантомных грызунов напечатали на 3D-принтере.
Напечатанные животные довольно реалистичны – у них есть кожа, скелет, некоторые внутренние органы, например, легкие, головной и спинной мозг. Такие мыши предназначены для оптимизации проведения лучевой терапии при онкологических заболеваниях, использование фантомов поможет отработать все параметры излучения перед лечением пациента.
Альтернативных моделей становится все больше, они внедряются все шире, органы-на-чипе, кажется, считаются наиболее перспективным подходом.
Однако пока заменить опыты на животных полностью они неспособны. Этого не произойдет до тех пор, пока эксперименты in vitro, то есть в пробирке, не станут настолько совершенными, что окажутся полностью идентичны живым организмам.
Не исключено, что это произойдет на нашем с вами веку. Пока же «самые младшие научные сотрудники» продолжают выполнять свою важную работу, без которой невозможно появление новых препаратов и подходов к терапии, то есть по сути берегут жизнь и здоровье каждого из нас.
