Предложен новый метод доклинических тестов лекарств
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.
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.
Telegram 
Дзен 
VK Полифенолы и другие соединения заваренного кофе в лабораторной модели связывались с ядерным рецептором NR4A1, который участвует в ответе клеток на стресс, воспаление и повреждение. Вещества меняли активность рецептора и тормозили рост опухолевых клеток, а при подавлении рецептора эффект слабел. Ученые предложили молекулярное объяснение части полезных эффектов кофе, но не проверяли их у людей.
По самой распространенной версии, в прошлом климат Венеры был похож на земной, а к нынешнему состоянию пришел из-за парникового эффекта. Недавно ученые попытались смоделировать этот процесс и обнаружили, что перегретая венерианская кора даже вместе с вулканами просто не могла испустить в атмосферу такое количество углекислого газа, какое мы наблюдаем в ней сейчас.
Каждый год на месторождениях происходят десятки плановых остановок скважин для ремонта или профилактики. Чтобы во время простоев предотвратить выброс нефти и газа на поверхность, скважины глушат и закачивают в них специальные жидкости, в качестве которых нередко используют обратные эмульсии. Раньше считалось, что они безвредны и легко удаляются, поэтому, когда после глушения проницаемость уменьшалась, это списывали на другие факторы — например, отложение парафинов. Комплексно не изучалось, как именно эти составы влияют на снижение добычи. Ученые Пермского Политеха изучили обратные эмульсии и впервые объяснили, как они влияют на проницаемость горных пород. Проведенное исследование позволяет заранее определить, насколько опасен тот или иной состав и какой способ очистки сработает лучше. Это поможет нефтяным компаниям минимизировать потери добычи и избежать дорогостоящих восстановительных работ.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно