• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
18.10.2022
НИУ ВШЭ
290

Предложен новый метод доклинических тестов лекарств

4.6

Команда ученых с участием представителей НИУ ВШЭ разработала микрофлюидный чип для оценки токсического воздействия лекарств на человека. Внедрение таких устройств поможет еще на стадии доклинических испытаний выявить и минимизировать побочные эффекты лекарств, а также сократить количество экспериментов на животных.

Предложен новый метод доклинических тестов лекарств / ©Getty images / Автор: Екатерина Лебедева

Исследование опубликовано в журнале Bulletin of Experimental Biology and Medicine. Разработка лекарств — процесс сложный и долгий и в среднем занимает более 10 лет. Сначала ученые проводят предварительные исследования, подбирают состав соединений, утверждают документацию, после чего переходят к доклиническим испытаниям, где изучают эффективность и безопасность препаратов. Особое внимание уделяют пролекарствам, которые изначально относительно нейтральны и активизируются только под воздействием ферментов организма.

Важно отслеживать трансформацию этих пролекарств, выявлять побочные продукты, оценивать, безопасны ли они. Тесты обычно проводят на культурах клеток и лабораторных животных. По статистике, только два процента препаратов после доклинических исследований готовы к выходу на рынок. Поэтому ученые стремятся разработать безопасные подходы к тестированию лекарств, а также сократить число испытаний на животных. Команда российских ученых с участием немецких коллег предложила новый метод доклинических тестов лекарств. Для этого они использовали микрофлюидный чип.

Он состоит из клеточного блока, где культивируют (выращивают) различные типы клеток, и блока управления, где можно настроить давление и частоту подачи питательной среды, необходимой для поддержания нормального функционирования клеток. Такая конфигурация устройства обеспечивает циркуляцию питательной среды и позволяет проводить эксперименты в динамическом режиме, схожем с условиями в организме человека.

В исследовании использовали кератиноциты человека линии HaCaT (клетки эпидермиса) и сфероиды клеточной линии гепатомы (первичного рака печени) человека HepaRG. Клеточные модели печени на основе сфероидов (3D-клеток) отличаются высоким межклеточным взаимодействием и активностью, характерными для печени человека. Поэтому для построения модели было выбрано именно формирование трехмерной культуры клеток гепатоцитов. В одном чипе культивировали только клетки эпидермиса, а в другом — совместно клетки печени и эпидермиса, а затем сравнивали результаты.

Пролекарства трансформируются в печени благодаря воздействию ферментов семейства цитохрома Р450. Ученые оценивали, при каких условиях трансформация лекарства в клетках печени проходит интенсивнее. Для этого подбирали соответствующий режим работы чипа. Далее исследовали токсичные эффекты пролекарства на примере циклофосфамида, который часто используют для лечения опухолей и о котором уже известно, что его метаболиты токсичны. Для поддержания жизнеспособности двух типов клеток в одном чипе ученые подготовили специальную бессывороточную среду.

Выяснилось, что в смешанной системе, где были клетки и печени, и эпидермиса, пролекарство в минимальной токсической концентрации приводило к более выраженной гибели клеток эпидермиса в сравнении со средой, где клеток печени не было. В клетках печени можно наглядно проследить процесс метаболизма, а значит, более точно оценить цитотоксичность лекарства для органа-мишени.

Эксперименты на клетках проводили в динамическом (с циркуляцией питательной среды) и статическом (без циркуляции) режимах. В динамических условиях вырабатывалось большее количество изоформ цитохрома Р450, эффективнее шла трансформация лекарства, наблюдался более выраженный результат его действия, чем в статическом режиме.

«Динамические условия подачи среды в чипе можно сравнить с притоком крови к органам и тканям. Поэтому благодаря непрерывной работе чипа воссоздаются условия, похожие на условия в организме человека, — поясняет автор статьи, заместитель декана факультета биологии и биотехнологии НИУ ВШЭ Ирина Кузнецова. — Мы предполагаем, что применение чипа позволит получать данные, приближенные к результатам тестов на реальных организмах».

Метаболизм лекарств у человека и у животных схож, но из-за особенностей ферментов результат трансформации лекарств в организме человека и животного может отличаться. Известны случаи, когда доклинические исследования на животных не выявляли сильных побочных эффектов, а на этапе клинических исследований они проявились и привели к осложнениям здоровья. Ученые предполагают, что использование чипа может снизить количество экспериментов на животных и сделать клинические исследования безопаснее для пациентов.

«В дальнейшем с помощью чипа можно отслеживать, какие формы цитохрома Р450 наиболее важны в процессе трансформации, проводить тесты с большим числом лекарственных препаратов, исследуя эффекты их совместного действия, вносить в систему другие типы клеток, а также анализировать не только активность самих лекарств, но и стабильность продуктов их метаболизма. Если мы научимся оптимально моделировать фармакокинетические и токсикологические свойства соединений in vitro (в пробирке) с помощью подобных микрофлюидных чипов, то сроки и затраты на проведение доклинических исследований ожидаемо сократятся», — комментирует один из авторов статьи, доцент кафедры «Инфокогнитивные технологии» Московского Политеха Наталья Пулькова. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики» — один из крупнейших и самых востребованных вузов России. В университете учится 54 тысячи студентов и работает почти 4,5 тысячи учёных и преподавателей. НИУ ВШЭ ведёт фундаментальные и прикладные исследования в области социально-экономических, гуманитарных, юридических, инженерных, компьютерных, физико-математических наук, а также креативных индустрий. В университете действуют 47 центров превосходства, или международных лабораторий. Вышка объединяет ведущих мировых исследователей в области изучения мозга, нейротехнологий, биоинформатики и искусственного интеллекта. Университет входит в первую группу программы «Приоритет-2030» в направлении «Исследовательское лидерство». Кампусы НИУ ВШЭ расположены в четырех городах — Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде и Перми, а также в цифровом пространстве — «Вышка Онлайн».
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Позавчера, 11:32
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

Сегодня, 11:29
Татьяна

Все клеточные организмы ученые ведут от гипотетического предка — LUCA. Существует масса предположений и расчетов о том, как он был устроен, где и когда возник. В новой работе исследователи из Великобритании попытались ответить на эти вопросы.

Позавчера, 14:55
Татьяна

Американские астронавты давно жалуются на систему ассенизации в скафандрах, которая представляет собой просто большой подгузник. Хватает его максимум на восемь часов, есть риск развития опрелостей и инфекций. К тому же в костюме мало запасов питьевой воды. Чтобы решить эти проблемы, ученые предложили более эффективный способ утилизации продуктов метаболизма.

Позавчера, 11:32
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

10 июля
Татьяна

Ученые из Китая проанализировали состав древнейших цирконов с помощью машинного обучения. В этих минералах хранится информация о процессах в недрах планеты. По мнению авторов нового исследования, все указывает на то, что перемещения плит в литосфере происходили уже в катархее, 4,2 миллиарда лет назад, то есть гораздо раньше предыдущих оценок.

8 июля
Полина Меньшова

Ученые из Великобритании предложили психофизиологическую модель, объясняющую, как именно физические упражнения облегчают симптомы депрессии. Особенно она применима к аэробной нагрузке, например ходьбе, подъему по лестнице, бегу.

25 июня
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

21 июня
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно