Перестраиваемая модель «тело на чипе» может изменить подход к разработке лекарственных средств путем одновременной оценки эффективности и токсичности лекарственных препаратов как для клеток-мишеней, так и для других органов, таких, например, как сердце или печень. Биотехнологическая корпорация Hesperos во Флориде в сотрудничестве с фармацевтическим гигантом Roche и Университетом Центральной Флориды представила инновационную мультиорганную in vitro (вне организма) модельную систему, данные от использования которой идентичны таковым in vivo (внутри организма).
Перестраиваемая система тела человека на чипе имитирует взаимодействие органов друг с другом и реакцию на препараты. Источник: Hesperos Inc.
Терапевтический индекс – это отношение количества лекарственного средства, вызывающего терапевтический эффект, к количеству этого же средства, которое проявляет токсичность. В настоящее время данный индекс можно определить на животных в доклинической стадии исследования. Но реакция на препарат животных моделей не всегда совпадает с реакцией человеческого организма. Система «тело на чипе» позволит достоверно рассчитать терапевтический индекс для человека, кроме того она будет полезна для испытания различных препаратов на моделях ткани конкретного рака и получении информации для каждого пациента. Система «тело на чипе» также может быть использована для подбора дозы препаратов и поможет отказаться от действующей практики пересчета эффективной для животных дозы в дозу для человека.
Группа Hesperos испытала систему в двух сценариях: на линиях клеток рака костного мозга человека для оценки препаратов против лейкемии и на линиях клеток рака вульвы и молочной железы для того чтобы испытать эффективность комбинации препаратов при резистентном раке.
Для обеих конфигураций была разработана система «тело на чипе», способная вмещать множество человеческих органоподобных тканевых конструкций, выращенных на множестве модулей биологических микроэлектромеханических систем (био-MEMS) в одной рециркулирующей бессывороточной среде, позволяющей выполнять неинвазивные измерения ответа на воздействие.
Для модели лейкоза два компонента костного мозга были совмещены с тканью печени для того чтобы измерить цитостатические свойства двух лекарств – диклофенака и иматиниба – на клетках костного мозга и побочные эффекты на печень. Тестирование показало, что жизнеспособность печени не была затронута иматинибом, но была снижена на 30% на фоне приема диклофенака.
Во втором эксперименте одну линию раковых клеток вульвы с множественной лекарственной резистентностью и одну линию клеток рака молочной железы без множественной лекарственной резистентности объединили в систему с тканью печени и сердечной мышцей. Тамоксифен снизил выживаемость клеток рака молочной железы только после трансформации в печени. Тамоксифен не влиял на раковые клетки вульвы, за исключением случаев одновременного применения с верапамилом – ингибитором кальциевых каналов. И тамоксифен, и тамоксифен с верапамилом оказывали влияние на силу и частоту сокращения сердечной мышцы, но не снизили выживаемость.
Результаты экспериментов соответствовали тому, о чем ранее сообщалось в исследованиях на людях, но они были получены в лаборатории, без участия животных и без риска для людей.
Стоит добавить, что в «тело на чипе» можно поместить модели многих органов: печени, сердца, костного мозга, скелетных мышц, нейронов спинного и головного мозга и других тканей, а также раковые опухоли. Систему можно использовать для оценки эффективности и безопасности препаратов и их комбинаций, а также создавать модели различных заболеваний.
Статья C. W. McAleer et al. Multi-organ system for the evaluation of efficacy and off-target toxicity of anticancer therapeutics опубликована в журнале Science Translational Medicine.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Eurekalert: Human-on-a-chip model tests cancer drug efficacy and toxicity for therapeutic index.
