Вчені замінять лабораторних тварин мікрочіпами

Відео: Крайова резекція нирки (лабораторне тварина)

Оцінка безпеки лікарських і косметичних засобів - це один з найважливіших етапів їх розробки.

В останні роки у дослідників з`явилося чітке розуміння того, що досліди на тваринах не дозволяють на 100% точно передбачити реакцію людського організму на експериментальне засіб.

Отже, необхідно замінити лабораторних тварин чимось більш надійним.

І це не кажучи про етичні аспекти дослідів на живих істот.

Нещодавно європейські регулятори почали адміністративними методами обмежувати використання тварин у випробуваннях косметичних засобів, заблокувавши розробку ряду продуктів знаменитими компаніями L`Or al і Est e Lauder. Це призвело до того, що провідні компанії по всьому світу почали інвестувати мільйони в створення мікрочіпів, які імітують реакцію людського організму на експериментальний продукт.

Головною перешкодою, яке стояло перед дослідниками, була низька життєстійкість людських клітин поза організмом. Щоб вирішити цю проблему вчені з Єврейського університету Єрусалиму (Ізраїль) і Інституту клітинної терапії та імунології Фраунгофера (Німеччина) створили мікрочіп з клітинами печінки, який повністю імітує фізіологію людських гепатоцитів.

«Розроблені нами мікроскопічні моделі печінки мають менше 1 міліметра в діаметрі і живуть понад місяць. Хоча інші групи вчених отримали подібні результати, наш прорив полягає в використанні нанотехнологічних біосенсорів всередині чіпів. Ми розуміли, що електронні та оптичні сенсори всередині тканини потрібні для ефективного контролю параметрів. По суті, ми зробили повноцінну біонічну печінку, пронизану мікроелектронікою », - пояснює професор Яків Нахміас (Yaakov Nahmias), провідний автор останнього дослідження і директор Центру біоінжінірінга імені Олександра Грасса при Єврейському університеті.

В ході перших експериментів з мікрочіпами оптоелектронні сенсори усередині живої тканини дозволили вченим детально вивчити токсичний вплив парацетамолу на печінку. Зіставивши ці результати з клінічними даними про давно вивченому препараті, німецько-ізраїльська команда зробила висновок, що нові мікрочіпи цілком можуть замінити лабораторних тварин.

«Оскільки ми встановили ці сенсори прямо всередині тканини, ми змогли спостерігати найменші зміни в клітинному диханні та інших процесах, які ніхто раніше бачити не міг. Це навіть краще, ніж використовувати тварини моделі », - каже Нахміас.

Зокрема, автори виявили, що парацетамол здатний блокувати клітинне дихання гепатоцитів набагато швидше і в набагато менших дозах, ніж вважалося раніше. Відповідно до нинішньої концепції, парацетамол спочатку перетвориться в токсичний метаболіт під назвою N-ацетил-п-бензілхінонімін (NAPQI), який вже і вражає клітини печінки. Оскільки печінка здатна знешкоджувати NAPQI, вчені вважали, що токсична дія парацетамолу на печінку відбувається тільки при вживанні великих доз ліків.

Виявилося, що це не зовсім вірно. Останнє дослідження перевернуло 50 років роботи фармакологів з ніг на голову. Як повідомляється в журналі Archives of Toxicology, молекула парацетамолу сама по собі здатна блокувати клітинне дихання, тому печінка пошкоджується навіть при прийомі відносно невеликих доз цього лікарського речовини.

«Це приголомшливі можливості. Ми знали про нефротоксичності парацетамолу і його здатності викликати серйозні шкірні реакції, але до сьогоднішнього дня ми по-справжньому не розуміли механізм токсичної дії цієї речовини на печінку. Нова технологія дала нам можливість глибше вивчати дію лікарських речовин на клітини, що, по суті, може перевернути медичну практику », - відгукнувся про роботу колег професор Орен Шіболет (Oren Shibolet), завідувач відділенням гепатології Медичного центру Сураські в Тель-Авіві.