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 Метеорный поток Эта-Аквариды достигнет своего максимума в ночь с 5 на 6 мая. Его частицы — осколки самой знаменитой кометы в истории, которая появляется над Землей раз в 76 лет. Ученый Пермского Политеха рассказал, как этот звездопад связан с кометой Галлея, почему у него есть «брат-близнец» и где лучше всего за ним наблюдать.
Ученые нашли убедительное свидетельство того, что Большое Магелланово Облако — одна из ближайших к нам галактик — впервые приближается к Млечному Пути. Это открытие меняет представления о будущем нашей Галактики — от орбит спутников до распределения окружающего газа.
Формирование и эволюция звездных систем кажутся понятными и предсказуемыми, а их строение строго подчиняется законам физики. Строение «крылатых» радиогалактик выбивается из общих правил. Их необычная форма не имеет однозначного объяснения и остается предметом споров для астрофизиков.
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.
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.
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.
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.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
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