В Университете Рочестера разрабатывают «орган-на-чипе» для замены испытаний на животных

Проект реализует Трансляционный центр барьерных микрофизиологических систем Университета Рочестера (TraCe-bMPS). Исследователи создают тканевые чипы, позволяющие воспроизводить отдельные процессы, происходящие в человеческих тканях, и изучать потенциально опасные побочные эффекты иммунотерапии.

Особое внимание уделяется реакциям иммунной системы, которые существующие модели на животных не всегда позволяют достоверно прогнозировать. Платформа объединяет модульные микрофлюидные устройства с интегрированными сенсорами, способными регистрировать изменения состояния тканевых барьеров и признаки воспаления.

Контроль иммунной токсичности

Иммунотерапия помогает иммунной системе распознавать и уничтожать опухолевые клетки, однако чрезмерная активация иммунитета может приводить к тяжелым осложнениям.

Среди них — синдром высвобождения цитокинов (CRS), сопровождающийся системным воспалением и в тяжелых случаях органной недостаточностью, а также синдром нейротоксичности, ассоциированной с иммунными эффекторными клетками (ICANS), который может поражать нервную систему.

Одной из проблем доклинических исследований является то, что иммунные реакции человека не всегда корректно воспроизводятся в организмах животных. Различия между видами в работе иммунной системы и клеточных рецепторов могут приводить к тому, что потенциальные риски терапии выявляются только на более поздних этапах разработки.

Технология «орган-на-чипе» позволяет использовать человеческие клетки в контролируемой микрофлюидной среде. Это дает возможность наблюдать изменения непосредственно в моделируемой человеческой ткани.

Датчики работают в режиме реального времени

Основой платформы TraCe-bMPS являются микрочипы μSiM с тонкими мембранами, содержащими человеческие клетки. Встроенные датчики непрерывно отслеживают состояние тканевого барьера и воспалительные процессы.

В отличие от методов, основанных преимущественно на анализе конечного результата эксперимента, такая система позволяет наблюдать динамику реакции ткани. Это потенциально дает возможность обнаруживать ранние признаки токсического воздействия препарата.

Разработка уже получила важный регуляторный статус: проект был принят в программу FDA Innovative Science and Technology Approaches for New Drugs (ISTAND). Программа предназначена для оценки перспективных научных и технологических методов, которые в будущем могут использоваться в процессе разработки лекарственных препаратов.

При этом участие в ISTAND не означает, что технология уже одобрена FDA в качестве стандартного метода испытаний. Исследователям предстоит доказать воспроизводимость и надежность получаемых данных, а также определить методику их использования в регуляторных процедурах.

От лабораторной модели к регуляторному инструменту

Следующим этапом станет подготовка подробного плана квалификации платформы. Он должен включать клинические задачи, сроки проведения исследований, методы обмена данными и статистические подходы для оценки эффективности технологии.

Если платформа пройдет квалификацию, фармацевтические компании смогут использовать получаемые с ее помощью данные наряду с другими доказательствами при разработке и подготовке заявок на новые лекарственные препараты.

Разработка соответствует более широкому направлению развития доклинических исследований, в котором регуляторы рассматривают альтернативы традиционным животным моделям. К таким методам относятся системы «орган-на-чипе», органоиды и вычислительные модели.

Для разработки противораковых препаратов подобные технологии могут иметь особое значение. Более точное моделирование человеческой иммунной системы способно помочь выявлять токсические эффекты на ранних этапах разработки и потенциально снизить зависимость фармацевтической отрасли от испытаний на животных.