Органы на чипе
Один из ключевых моментов в разработке новых лекарственных средств – тестирование. Оно включает эксперименты либо на животных (дорогостоящая, сомнительная с этической точки зрения процедура, результаты которой к тому же не всегда применимы к человеку), либо на изолированных клетках человека, выращенных в культуре (которые могут существенно отличаться от таких же клеток in vivo).
Сегодня ведется интенсивная работа по созданию новых методов. Речь идет о микрочипах, которые имитируют работу целых органов и их систем. Такие устройства обычно представляют собой стеклянные пластинки, на которые нанесены клетки человека в конфигурации, имитирующей те или иные ткани или разделяющие их поверхности. Есть надежда, что таким образом удастся ускорить процедуру проверки потенциально биологически активных веществ и, возможно, обойтись без опытов на животных.
Устройство, о котором идет речь, только начинают опробовать, но биотехнологи уже испытали несколько «органов на чипах». Так, летом прошлого года в журнале Science была опубликована статья биоинженеров из Гарвардского университета, в которой сообщалось о создании чипа, имитирующего работу легких человека. Он состоит из пористой мембраны, покрытой клетками легких, которые «дышат», распределяют питательные вещества и обладают иммунной активностью. В ноябре 2010 г. японские исследователи сконструировали чип, позволяющий одновременно следить за реакцией пораженных раком клеток печени, кишечника и молочной железы на противоопухолевые препараты, а в феврале того же года в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences USA появилось сообщение о создании микрореплики печени человека, что позволяло проследить весь жизненный цикл вируса гепатита С, плохо растущего в культуре.
Фармацевтические компании пока демонстрируют осторожный интерес к новой методике. Их беспокоит то обстоятельство, что чипы могут упускать некоторые важные особенности физиологии живых систем. «Есть опасность, что если вы работаете не с организмом в целом, то какие–то неожиданности, например побочные эффекты, проявятся позже, во время клинических испытаний», – говорит Уильям Хазелтайн (William Haseltine), один из тех, кто стоял у истоков проекта «Геном человека». Биологи из Гарвардского университета полагают, что чипы можно будет использовать в тестах на токсичность. Например, «легкое на чипе» иммунологически реагирует на наночастицы кремнезема, с помощью которых предполагалось доставлять лекарственные вещества к органу– мишени.
Конечная цель биоинженеров – конструирование чипов, которые имитировали бы работу более сложных систем, возможно, даже всего организма человека. Большую ценность представляют чипы с клетками больных, несущих специфические мутации, которые позволяли бы предсказывать эффективность терапии в различных популяциях, или персонифицированные чипы, дающие информацию об индивидуальной реакции больного на терапию. «По существу, такие опыты аналогичны клиническим испытаниям, но с минимальными затратами, – говорит Доналд Ингбер (Donald Ingber), директор Института биоинженерии в Гарварде. – Это очень важно, поскольку вам не придется из раза в раз начинать все заново, достаточно встроить в систему основные компоненты».
МЕЛИНДА УЭННЕР МОЙЕР
