Дешево и этично. Как выглядят гуманные испытания новых препаратов
  • Промышленность

Дешево и этично. Как выглядят гуманные испытания новых препаратов

  • 6 мин
  • 300

Ещё недавно фармацевтическую промышленности и производство косметики невозможно было представить без испытаний на животных. Сегодня на смену негуманным методам приходят современные технологии.

Зачем нужны тесты на животных

Животные участвуют в самых разных научных исследованиях: на кроликах тестируют косметические препараты, крысы полезны в токсикологических экспериментах, лягушки становятся учебными пособиями для будущих врачей, а благодаря мышам, собакам, приматам и даже рыбам учёные открывают новые лекарства.

Прежде чем выпустить продукт на рынок, производители должны убедиться в его безопасности. В течение десятилетий единственным способом проверить действие лекарств и косметики были тестирования на животных. К примеру, испытания с участием животных позволяют фармацевтическим компаниям понять, как потенциальное лекарство ведёт себя в организме. Учёные исследуют токсичность, канцерогенность и другие потенциальные негативные эффекты препаратов.

Каждый год в лабораторных экспериментах участвуют более 100 млн животных. В странах, которые запретили тестирование косметики на животных и ограничивают научные эксперименты с ними, заметна тенденция к снижению таких экспериментов. Так, в Великобритании число испытаний на животных сократилось на 7% с 2017 по 2018 год.

> 100 млн животных

ежегодно участвуют в лабораторных экспериментах

Почему отказываются от тестов на животных

Самая очевидная причина отказа от испытаний на животных — желание уменьшить их страдания во время экспериментов. Хотя этические нормы в научной среде строго регламентируют испытания и призывают учёных минимизировать негуманное обращение с животными, наиболее действенной мерой станет полный отказ от таких тестов. Впрочем, этические аргументы — далеко не единственные.

Дело в том, что исследования без участия животных дешевле и быстрее. Например, при разработке нового пестицида может потребоваться до 30 отдельных испытаний на животных, которые обойдутся производителю в 20 млн долларов. По оценке Humane Society, альтернативные методы позволяют в разы сократить расходы. Скажем, в токсикологических исследованиях изучение кожной реакции на кролике обходится в 1,8 тысячи долларов, а такой же эксперимент с использованием искусственной человеческой кожи EpiDerm стоит 850 долларов. В некоторых случаях экономия еще значительнее: одно и то же онкологическое исследование на крысах стоит 700 тысяч долларов, а на культуре клеток хомяка — всего 22 тысячи долларов.

стоимость токсикологических исследований

Кроме того, ни одно животное не является точной копией человека, поэтому результаты испытаний не всегда релевантны. Молекулы, демонстрирующие эффективность для животных, часто оказываются токсичными для человека, что замедляет процесс разработки новых лекарств. Исследование, проведённое в 2004 году Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США, показало, что 92% лекарств, проходящих клинические испытания после испытаний на животных, не могут быть одобрены. Более того, в половине одобренных лекарств специалисты позже обнаруживали серьёзные побочные эффекты, которые не проявлялись во время испытаний на животных.

лекарств, прошедших испытания на животных, не подходят человеку

Преимущества альтернативных методов — в сокращении затрат на испытания, возможности стандартизации и унификации, повышении специфичности исследований.

Ирина Наделяева

научный сотрудник Национального НИИ общественного здоровья имени Н. А. Семашко

В результате правительства и отдельные компании начали отказываться от тестирования продукции на животных или, по крайней мере, заявили о готовности ограничить применение этих тестов в будущем. Развитием альтернативных технологий испытаний занимаются в США, Великобритании, Германии, Китае и других странах.

Цифровые модели

По мнению Томаса Хартунга из Университета Джонса Хопкинса, ценность испытаний с участием животных сильно преувеличена. Учёный разработал алгоритм, который успешно предсказывает токсичность различных химических веществ для человека. В ряде случаев он превзошёл по надежности испытания на животных.

Коллеги Хартунга из Университета Ратгерса разработали собственное решение: их алгоритм сравнивает тысячи уже проверенных соединений с новыми. Искусственный интеллект выявляет сходства между веществами и предсказывает, насколько токсичными окажутся найденные учёными молекулы. Вместо дорогих длительных испытаний на животных — почти моментальная работа алгоритма.

Цифровые технологии позволяют не только моделировать результаты исследований, но и симулировать отдельные органы или целые организмы. Сотрудники Центра прорывных исследований Самарского государственного медицинского университета разработали интерактивный анатомический 3D-атлас коровы. Виртуальная модель животного позволяет изучать кожную, костную, мышечную системы и связочный аппарат. Авторы разработки получили на её создание 6,5 млн рублей от областного инновационного фонда.

Из университетских лабораторий технологии приходят в бизнес. Фармацевтическая компания Novartis вместе с Microsoft открыла лабораторию искусственного интеллекта, которая упростит разработку и тестирование лекарств. С помощью AI сотрудники лаборатории создают решения для персонализированной терапии, оптимизируют клеточную и генную терапию. Кроме того, анализ огромных объёмов данных позволяет предсказывать поведение лекарства в организме человека, снимая необходимость в испытаниях на животных.

Манекены

Компьютерные модели и органы на чипе могут в перспективе заменить испытания на животных при разработке лекарств и косметики, но их сложно использовать в образовательных целях. Многие поколения будущих врачей препарировали на школьной скамье лягушек. Чем заменить животных? Решением проблемы стали манекены.

По словам ректора Казанской ветеринарной академии Рустама Равилова, манекены, муляжи и тренажёры студенты-ветеринары используют для отработки практических навыков, например искусственного осеменения коров, наложения хирургических швов и взятия крови у животных.

Содержание животных — весьма дорогостоящее занятие. Поэтому будущие ветеринары используют настоящих животных только для неинвазивных манипуляций: осмотра, пальпации, оценки экстерьера.

Рустам Равилов

ректор Казанской ветеринарной академии

Использование манекенов и тренажёров обходится университетам значительно дешевле. К примеру, российское производственное объединение «Зарница» продаёт электрифицированный тренажёрный комплекс по оказанию помощи коровам при ранах и кожных заболеваниях за 65 780 рублей. Это сопоставимо со стоимостью годового содержания одной коровы на ферме.

стоимость тренажёрного комплекса по оказанию помощи коровам при ранах и кожных заболеваниях

Современные манекены уже сложно отличить от их прообразов из мира животных. Компания SynDaver вместе с зоозащитной организацией PETA создали реалистичный симулятор лягушки, который может спасти жизни миллионам животных. «Синтетическая лягушка» имитирует не только внешний вид, но и текстуру тканей живой особи — её скелет, мышцы, кожу и органы. Манекен можно использовать многократно, а среди его преимуществ, кроме этических аспектов, производитель выделяет безопасность. Синтетическая лягушка, в отличие от законсервированных образцов животных, не содержит потенциально вредных химических веществ, таких как формалин.

Ряд российских университетов использует в образовательном процессе американский манекен собаки «Джерри». У собачьего манекена может двигаться язык и челюсти, более того, у муляжа можно нащупать бедренный пульс. Недавно аналогичная разработка появилась и в России: «Зарница» выпустила интерактивный тренажёр для проведения сердечно-лёгочной реанимации у собак.

Искусственные ткани

Что происходит с удалёнными фрагментами кожи после хирургических операций? Обычно их выбрасывают, но компания MatTek решила производить искусственную кожу EpiDerm из таких «лишних» клеток. Для этого подходят ткани, оставшиеся, например, после обрезания, подтяжки живота или уменьшения груди. Синтетическая кожа позволяет определить, появляются ли в результате применения косметики раздражение, повышенная чувствительность и другие побочные эффекты. Косметические компании Avon, Unilever и Procter & Gamble уже начали использовать EpiDerm вместо традиционных испытаний на кроликах.

Искусственной кожей дело не ограничивается: учёные научились выращивать человеческие клетки на своего рода строительных лесах. Эти крошечные структуры называются «органы на чипе» и способны имитировать работу сердца, лёгких, почек или печени. Уже сегодня их можно использовать, чтобы проверять действие лекарств и других соединений на организм человека, при этом результаты получаются точнее, чем в экспериментах с животными. В конце концов, испытания на мышах и обезьянах могут рассказать только о том, как реагирует на тот или иной препарат организм именно этих животных. Чтобы получить точные данные о взаимодействии химических соединений с человеческим организмом, нужны тесты на людях или на их миниатюрных лабораторных версиях.

Российские учёные не отстают в создании органов на чипе. В новосибирской лаборатории они выращивают церебральные 3D-органоиды. За этим сложным названием скрываются крошечные «зачатки» мозгов, или «минимозги», как их ещё называют. «У нас они живут около трёх месяцев и вырастают в среднем до 5 миллиметров, при этом развиваются так же, как мозг человеческого эмбриона», — рассказывает младший научный сотрудник Института цитологии и генетики Сибирского отделения РАН Татьяна Шнайдер. Сейчас учёные используют «минимозги» в исследованиях генетических причин умственной отсталости.

А специалисты Красноярского научного центра создали биолюминесцентные белки для тестирования лекарств, эта технология также позволяет сократить испытания на животных. По словам учёных, методика уже используется фармацевтическим концерном Bayer.

В будущем технологии станут ещё совершеннее. Сейчас учёные работают над платформой, которая позволит интегрировать до десяти чипов, представляющих разные органы человека.

Читайте ещё