Российские ученые создали уникальный прибор для проверки лекарств

Разработанный россиянами прибор уже поставляется не только в Россию, но и в страны Евросоюза. О нем рассказал научный руководитель проекта, член-корреспондент РАН Александр Тоневицкий, пишет "Российская Газета".

Речь идет о доклинических испытаниях новых препаратов, которые всегда проводили на животных. И вроде бы проблем не возникало, ведь геномы человека и, скажем, мыши очень похожи, а с шимпанзе мы почти родственники. Зачем что-то менять?

Александр Тоневицкий: Все не так просто. Вот только один пример. В Лондоне на добровольцах проверяли новое лекарство для лечения лейкемии и ревматоидного артрита. Ранее оно было испытано на животных. И все было прекрасно. Но у добровольцев начались проблемы: приступы удушья, рвота, жар, головная боль, кто-то стал терять сознание, а двое вообще погрузились в кому. К счастью, всех удалось спасти, но несколько добровольцев остались инвалидами.

И это не единичный случай, когда проверенные на животных препараты вдруг наносили вред человеку. Скажем, препарат "Троглитазон" был выведен с рынка, когда выяснилось, что он вызывает цирроз печени. За последние семь лет из-за невыявленных побочных эффектов препаратов в мире погибло более 1500 человек и пострадало более 130 тысяч. В чем же дело? Почему на людей некоторые препараты действуют не так, как на животных? Ученые постепенно разбираются в этих странных случаях. Да, мы во многом похожи, но тем не менее мы разные.

Так, оказалось, у нас есть определенные иммунные клетки со специфическими рецепторами, которых нет у животных. Это и стало причиной неприятностей с добровольцами во время экспериментов в Лондоне.

А сейчас уже есть оценки, что испытания на грызунах позволяют с точностью около 40-45 процентов определить, окажут ли они токсическое действие на человека, проще говоря, повредят ли его здоровью.

То есть самые успешные результаты испытаний на животных не гарантируют человеку безопасности?

Александр Тоневицкий: Не только это заставляет ученых искать обходные пути, пытаться по максимуму выводить животных из таких экспериментов. Чтобы протестировать один новый препарат, нужно от 5 до 20 тысяч лабораторных животных, а всего мы их приносим в жертву миллионами. Не случайно во всем мире нарастают протесты защитников животных, что для фармкомпаний превращается в проблему.

И еще проблема - дороговизна. Создание лекарства - это долгая и очень дорогая история, которая в среднем занимает около 15 лет. Доклинические испытания одного препарата обходятся от одного до десяти миллионов долларов! А затраты на вывод на рынок одного препарата составляют в среднем 1,8 миллиарда долларов. В целом же затраты на новые разработки в мире уже превысили 100 миллиардов долларов в год. Все это вместе взятое заставляет ведущие мировые фирмы искать принципиально новые технологии создания лекарств. Одной из самых перспективных считается технология "Человек на чипе".

В чем его суть?

Александр Тоневицкий: Идея, в принципе, проста: создать из клеток модели разных органов человека, которые первыми принимают на себя воздействие лекарства, кишечника, печени, почек, сердца, легких, кожи. Затем их объединяют системой микроканалов - аналогов нашей кровеносной системы. Получается аналог основных систем жизнедеятельности человека. И с использованием этой системы органов уже можно тестировать препараты-кандидаты.

Но каждый орган - это ассорти из множества самых разных клеток. Ту же печень не соберешь как конструктор "Лего"... Иначе уже давно ученые бы "слепили" разные органы.

Александр Тоневицкий: На самом деле типов клеток у каждого органа не так много, скажем, у печени их около десяти. Но вы правы, собрать из них печень сегодня никто в мире не может. Все идут иным путем. Он основан на том, что главные функции в печени берут на себя всего 1-2 типа клеток. Аналогичная ситуация и с другими органами. То есть этого вполне хватает, чтобы отобразить их главные функции: для кишечника - это адсорбция вещества и его всасывание в кровь, для печени - способность метаболизировать вещество, производство альбумина и цитохромов, для легких - адсорбция и транспорт кислорода и углекислого газа. Для клеток сердца важно, чтобы они постоянно пульсировали, чтобы сердце не останавливалось от воздействия лекарств. Взяв по минимуму клеток от каждого органа, мы собрали нашу биотехнологическую платформу "Гомункулус", воспроизводящую физиологические процессы организма, на которой тестируем лекарства. По сути, это микрочип размером 5 на 10 см, где размещены ячейки с "органами", которые соединены каналами диаметром с человеческий волос. По ним циркулирует "кровь"-биораствор.

Как выглядит проверка?

Александр Тоневицкий: Если тестируем, например, таблетку, то капаем данный препарат в ячейку с "кишечником". Он всасывается в кровь сквозь клетки и стенки полупроницаемой мембраны и кровотоком отправляется в "печень". Если требуется накожное введение, то препарат капают в ячейку с "кожей", аэрозольное - в "легкие". "Гомункулус" может выявить на самых ранних стадиях испытания лекарств, насколько оно токсично. Скажем, если оно поражает клетки "кишечника" и "печени", то на животных его уже можно не проверять, а сразу забраковывать. Кроме того, прибор может оценить, насколько эффективен этот препарат для лечения конкретных заболеваний. В то же время "Гомункулус" может оценить другие очень тонкие вещи. Ведь после воздействия лекарства мы можем достать клетки и посмотреть, что в них произошло, тот ли механизм действия. Оценить, например, как препарат взаимодействовал с тем или иным рецептором, куда дальше пошел сигнал, какой запущен каскад генов и т.д. И главное - какой эффект в итоге получен. Таким образом, уже в процессе создания лекарства можно проверять и вносить коррективы. В этом большое преимущество данной технологии.

Все это очень интересно и красиво, но все же насколько "Гомункулус", собранный из очень малого числа клеток разных органов, соответствует человеку, состоящему из 10 в 14-й степени клеток. Кажется просто невероятным, что маленький чип может реагировать так же, как целый организм. Насколько можно доверять его тестам?

Александр Тоневицкий: Живого человека, естественно, никто не заменит. Никто и не говорит, что мы полностью повторяем печень или почки. Но "Гомункулус" - это шаг, приближающий нас к модели, предельно точно отражающей влияние фармпрепарата на человеческий организм. Что касается точности тестирования, то мы проверяли "Гомункулус" на нескольких препаратах, действие которых на организм животного и человека хорошо изучено. Так, тестируя уже упоминавшийся "Троглитазон", который токсичен для печени, мы увидели, что печень "Гомункулуса" тоже разрушается. Это доказывает, что прибор вполне работоспособен и результатам, полученным с его использованием, можно доверять. Разумеется, мы не претендуем на истину в последней инстанции, и микробиореактор стоит рассматривать все-таки как дополнение к существующим методам исследования.

Кто участвует в этом проекте?

Александр Тоневицкий: Это международный проект помимо российских ученых в основном выпускников МГУ им. Ломоносова, в работе принимают участие специалисты из Технического университета Берлина и Института Фраунгофера в Дрездене. Клинические испытания проводятся на базе ФГБУ "ФМИЦ им. П.А. Герцена", медицинских учреждений Управления делами президента России, а также клиники Гамбургского университета. С российской стороны проект поддерживается в рамках Федеральной программы "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России".

Такие же приборы наверняка создают на Западе. Ваш может с ними конкурировать?

Александр Тоневицкий: Пионерами здесь были немцы и американцы, а сейчас это направление переживает настоящий бум. В разных странах проводятся конференции и конгрессы, где мы постоянно участвуем. Анализ конкурентных разработок показал, что мы не только не уступаем своим западным коллегам, но и опережаем прежде всего в конструкции и технических параметрах прибора. На сегодняшний день "Гомункулус" - единственная в мире доступная мультиорганная система с замкнутой циркуляцией. Она поставляется не только в Россию, но и в страны Евросоюза.

Сможет такой прибор купить простой человек, чтобы понять, не подсунули ли ему в аптеке бракованное лекарство?

Александр Тоневицкий: Нет, "Гомункулус" предназначен для крупных фармацевтических фирм, которые разрабатывают новые препараты и проводят их доклинические и клинические испытания.

Визитная карточка

Александр Григорьевич Тоневицкий один из ведущих специалистов в области молекулярной биологии. Он автор двух монографий, более 160 научных статей в отечественных и зарубежных журналах. Под его руководством защищено 16 кандидатских и 2 докторские диссертации. У него высокий индекс Хирша (18), который характеризует цитируемость статей в престижных международных журналах.

Тоневицкий изучает, в частности, механизмы внутриклеточного транспорта белков, экспрессию генов, кодирующих белки, которые определяют функциональное состояние человека. Тоневицкий родился в Витебске, в 1979 году окончил биофак МГУ им. М.В. Ломоносова. В 2006 году избран членом-корреспондентом РАН по Отделению биологических наук. Десять лет работал заместителем директора НИИ трансплантологии и искусственных органов Минздрава России, сейчас возглавляет отдел Трансляционной онкологии ФГБУ "МНИОИ им. П.А. Герцена".

• Расскажите об этом своим друзьям!

• Здоровье мочеполовой системы: когда визит к урологу становится необходимым
  
  Забота о своём здоровье – это не только правильное питание и походы к врачам, но и банальная информированность. В этой статье можно получить новые знания или освежить старые, и узнать, кто такой уролог и когда стоит идти к нему на осмотр.
• Анализ на витамины: зачем он нужен и что показывает?
  
  Витамины важны для здоровья. Их дефицит может ослабить иммунитет и ухудшить самочувствие. Витамин B9 нужен для синтеза ДНК и деления клеток. Его нехватка приводит к анемии и сердечно-сосудистым проблемам, а у беременных – к дефектам у ребёнка. Витамин B12 важен для нервной системы и кроветворения; его дефицит вызывает неврологические нарушения. Витамин D помогает усваивать кальций и фосфор, укрепляет кости и поддерживает иммунитет.
• Как избежать рецидива: советы бывших алкоголиков
  
  Рецидивы являются одной из основных проблем в процессе лечения алкоголизма. Даже после успешного прохождения реабилитации алкоголиков многие люди сталкиваются с трудностями в поддержании трезвости. В этой статье собраны советы бывших алкоголиков, которые помогут избежать рецидива и сохранить трезвый образ жизни.
• От сердца до зрения: исследуем разнообразие специализированных чекапов
  
  В мире, где темп жизни постоянно ускоряется, важность регулярного медицинского осмотра трудно переоценить. Специализированные чекапы позволяют вовремя выявить заболевания и предотвратить их развитие. Они охватывают различные области медицины, от кардиологии до офтальмологии, и предоставляют ценную информацию о состоянии здоровья конкретных систем организма. Прежде чем перейти к перечню таких чекапов, стоит понять, почему лучше сдавать анализы комплексом.
• Медики: пожилым людям необходимо периодически проходить профилактическую медицинскую диагностику
  
  Как бы не было неприятно это осознавать, но все люди стареют. С годами организм изнашивается, регенерация клеток замедляется, появляются нарушения работы без малого всех систем органов. И даже если человек чувствует себя хорошо, это не значит, что он остаётся здоровым. Поэтому в пожилом возрасте крайне важно вовремя проходить медицинскую диагностику. Своевременно выявлять и лечить патологии.
• Медицинская сфера: к чему ведёт плохой сон, как его нормализовать, как справиться с осенней хандрой и для чего людям назначают анализы
  
  Чем хуже человек в возрасте 40 лет спит, тем больше в старости у него может оказаться проблем с когнитивными функциями головного мозга. Такой вывод на основании проведённого исследования сделали учёные.
• С какого возраста можно использовать брекеты для выравнивания зубов? Комментируют ортодонты
  
  С проблемой неправильного прикуса сталкивается огромное количество людей во всем мире. Нарушения смыкания зубных рядов могут приводить к разным неприятным осложнениям. Из-за того, что неправильно распределяется жевательная нагрузка, может развиться дисфункция ВНЧС, произойти сужение дыхательных путей, возникнуть проблемы с пищеварительной системой и позвоночником.
• Ученый предупредил: вызвать рак может даже линолеум
  
  Один из самых популярных типов линолеума с покрытием из ПВХ может быть потенциально опасен для здоровья, предупредил кандидат химических наук, доцент кафедры ХТВМС РТУ МИРЭА Александр Гервальд в беседе с порталом «Лента.ру».
• Пожилым посоветовали побольше спать для снижения риска деменции
  
  Недавнее исследование выявило, что дополнительный отдых в выходные дни может значительно снизить вероятность появления деменции у пожилых.
• Невролог посоветовал приседать и ходить пешком чаще для профилактики инсульта
  
  Обычные прогулки помогут защититься от инсульта, считает невролог, медицинский эксперт Наталья Корявцева.
• Ученые создали средство для борьбы с тромбами при помощи травы
  
  Новосибирские ученые решили бороться с тромбами, применив экстракт нонеи. Российские специалисты разработали и запатентовали новое лекарственное средство на основе данного растения.
• Медики: хороший завтрак для мужчин и женщин — разный
  
  Специалисты обнаружили различия в мужском и женском метаболизме в утреннее время суток.
• Антибиотики: герои или антигерои?
  
  Антибиотики – лекарства, способные за считаные дни избавить человека от опасных инфекций. Но они же могут нанести организму серьезный вред. Неудивительно, что отношение к ним в обществе неоднозначное. Антибиотики одновременно спасают жизни и вызывают побочные эффекты, нарушающие привычный ритм работы организма. Как же разобраться, где граница между благом и вредом этих лекарств?
• Минздрав: болезни сердца будут лечить по новым правилам
  
  Министерство здравоохранения России представляет новые руководства по выявлению и терапии хронической сердечной недостаточности, с акцентом на домашней кардиореабилитации и использовании телемедицинских технологий. C 1 января 2025 года данные изменения будут внесены в программу государственных гарантий бесплатной медицинской помощи, по информации "Парламентской газеты".
• Онколог: Риски рака молочной железы есть и по мужской линии
  
  15 октября отмечался Всемирный день борьбы с раком молочной железы. Среди женщин этот вид рака самый распространенный. В прошлом году в России таким недугом заболело около 84 тысяч представительниц слабого пола. Кто может попасть в группу риска и какие есть способы профилактики грозного заболевания?
• 2,85 миллиарда ударов: вычислено, сколько раз бьется сердце человека в среднем за жизнь
  
  По ходу жизни человеческое сердце совершает около 2,85 миллиарда ударов, но количество может варьироваться в зависимости от образа жизни и особенностей организма.
• Алкогольная и наркотическая зависимости: статистика ВОЗ, Росстата и «Трезвой России»
  
  Алкоголизм и наркомания представляют собой серьёзные проблемы в современном обществе. Эти зависимости отрицательно сказываются на здоровье, социальной интеграции и психическом состоянии людей. Согласно данным Всемирной организации здравоохранения, алкоголизм затрагивает около 3,7% (209 млн. человек) взрослого населения земли, а наркомания – 0,76% людей во всем мире. В РФ, по информации проекта «Трезвая Россия», около 3,5% населения в 2023 году имело наркотическую зависимость и примерно 30% людей страдало алкоголизмом.
• Как заботиться о здоровье ребёнка?
  
  Обычно забота о здоровье ребёнка больше ложится на плечи мам и пап. Но бабушки и дедушки тоже могут по силам в этом ответственном и важном деле родителям своих внуков помогать. Забота эта должна быть комплексной. Обращать внимание нужно и на питание, и на двигательную активность, и на гигиену, и на плановые медосмотры.
• Как помочь человеку в запое: путеводитель для близких и родственников
  
  Запой – это серьёзная проблема, с которой сталкиваются многие люди: как сами потерпевшие, так и их близкие. Когда кто-то из родных или друзей находится в состоянии запоя, это может вызывать беспокойство, тревогу и неопределённость относительно того, как помочь человеку.
• ВОЗ: 2,6 миллионов смертей в год связаны с алкоголем
  
  Согласно данным отчёта Всемирной организации здравоохранения, опубликованного 27 июня, 2,6 млн. смертей в год связаны с алкоголем. Эта цифра составляет 4,7% от общего количества умерших за год людей. Также в отчёте был составлен рейтинг стран по количеству употребления алкогольных напитков, в котором России заняла 29 место.