„Органи-върху-чип“ – алтернатива на изпитванията с животни

Преглед на предимствата и ограниченията на технологията от ново поколение при оценката на риска от тютюневите изделия

141

Системите „органи-върху-чип“ са обещаващи иновативни технологии, които могат да преобразят науката, медицината и живота на пациентите. Те имат потенциал да доведат до по-добро моделиране на интервенции при заболяванията, по-добро разбиране на патофизиологията на човешките болести и по-добра токсикологична оценка. Използването на човешки клетки в системите „органи-върху-чип“ ще подобри точността на прогнозата за ефекта от излагането на емисиите от тютюневи изделия при хора и ще намали изпитванията с животни. Този напредък обаче, създава и нови предизвикателства, като бавният темп на прилагане на тази нова технология и признаването на резултатите от регулаторните органи.

Екип от 46 експерти, включително учени от Филип Морис Интернешънъл (ФМИ), осъществи съвместно анализ на жизнения цикъл на тестовете, извършвани в момента, на базата на технологията „органи-върху-чип“ и ги обобщи в обширен доклад, като направи препоръки за отстраняване на недостатъците.

Технологиите „органи-върху-чип“ представляват микрофлуидни клетъчни системи, съдържащи живи специално създадени клетки, тъкани или органни субструктури, които наподобяват цели органи или in vitro органни системи. Прилагането на флуиден поток ги прави динамични и по-добри от конвенционалните статични системи от клетъчни култури; потокът дава възможност да се генерират биомолекулярни градиенти и механични сигнали, които имитират комплексния характер и физиологичен отговор на цели органи или органни системи. Използването на клетъчни модели, които са по-близки до човешката биология, може да осигури по-добра прогноза за разбиране на човешката биология и заболявания от лабораторните животни и конвенционалните in vitro култури. В този смисъл технологиите „органи-върху-чип“ са обещаващи алтернативи на опитите с животни.

"органи-върху-чип"

ФМИ използва технология „органи-върху-чип“, за да сведе до минимум изпитванията с животни

В светлината на принципите 3R, целящи „замяна, намаляване и усъвършенстване“ (“replacing, reducing, and refining”) на опитите с животни, ФМИ интегрира все повече технологията „органи-върху-чип“ в своите дейности по оценка на продуктите. За сравнение на въздействието от излагане на Системата за нагряване на тютюн (Платформа 1 – тютюнево изделие с модифициран риск), с това от излагане на референтна цигара (3R4F) върху адхезията на моноцитните клетки към ендотелните микросъдове, например, учените използват 3D модел на кръвоносни съдове-върху-чип.

Компанията също така непрекъснато разработва технологии „органи-върху-чип“ с цел по-добра оценка на потенциалната токсичност на съставките на вдишваните емисии . Неотдавна е разработена система бял дроб/черен дроб-върху-чип, която свързва епителен модел на човешки бял дроб със сфероиден модел на човешки черен дроб в единна верига. Включването на модел на черен дроб цели да се тества прецизно не само потенциалната токсичност на вдишваните изходни съединения, но и на техните метаболити, генерирани от ензимите цитохром P450 (CYP), експресирани в черния дроб.

"органи-върху-чип"

Участие на ФМИ в международен семинар за технологиите „органи-върху-чип“

През юни 2019 г. Центърът за алтернативи на изпитванията с животни (Center for Alternatives to Animal Testing (CAAT)) в Европа спонсорира тридневен семинар на тема технологии „органи-върху-чип“, в който четиридесет и шест водещи експерти от четири групи заинтересовани страни, които имат отношение по темата, а именно академични среди, доставчици, крайни потребители (фармацевтична индустрия и индустрия за производство на потребителски стоки) и регулаторни органи, съвместно анализираха жизнения цикъл на тестовете, базирани на технологията с цел да:

идентифицират пречките пред навлизането на технологията и приемането ѝ от регулаторните органи;

– предложат препоръки за преодоляване на тези пречки.

Резултатът от тази съвместна работа е достъпен под формата на доклад, публикуван в рецензирното научно списание Altex (https://www.altex.org/index.php/altex/article/view/1526). Двама от научните експерти на ФМИ, работещи в областта на технологиите „органи-върху-чип“, Джулия Хуенг и Анита Искандер, които участваха в семинара имат значителен принос в изготвянето на доклада. Общата цел бе да се насърчат регулаторните органи да приемат резултатите от тестове с прилагане на технологиите „органи-върху-чип“, включвани в заявленията, подавани до тях.

"органи-върху-чип"

Експертите отчитат невероятния напредък на технологията „органи-върху-чип“, която стартира преди 15 години в академичните среди. В доклада се изтъква използването на технологията за научни изследвания с клинично приложение. Всяка от заинтересованите страни поотделно се занимава активно с научни изследвания и индивидуално разработва технологии „органи-върху-чип“. Но има и съвместни инициативи за сътрудничество в усилията за разработване на тъканен чип, като „IQ Consortium“ и „Human Organ and Disease Model Technologies“.

Въпреки напредъка, тестовете на база „органи-върху-чип“ все още не са се наложили напълно в процеса на откриване и разработване на лекарства и потребителски стоки, и експертите обобщават предизвикателствата и пречките за това.

"органи-върху-чип"

Основните пречки, които всички експерти идентифицират, са липсата на комуникация между заинтересованите страни и отсъствието на квалификация на опитите – предклинични или клинични, водещи до „дилема по отношение на приемането от регулаторните органи“. Според крайните потребители регулаторите не комуникират ясно приемането на данните, генерирани чрез прилагане на технологията „органи-върху-чип“, и не издават указания за това кои данни са необходими. Регулаторите от своя страна твърдят, че крайните потребители не представят надеждни данни (или те са много ограничени). Така в крайна сметка не може да се натрупа опит и доверие в резултатите, генерирани посредством технология „органи-върху-чип“. Това предизвикателство е налице не само за фармацевтичната индустрия, но и за тютюневата индустрия що се отнася до оценката на продукти – кандидати за определянето им като тютюневи изделия с модифициран риск.

Какви са препоръките на експертите в тази ситуация?

Експертите препоръчват да се предприемат незабавни действия за ускоряване на приемането на  технологиите „органи-върху-чип“ в заявленията към регулаторните органи:

– За подобряване на комуникацията – разширяване на съществуващите съвместни инициативи, като EUROoCS и японската AMED, и учредяване на световно общество на технологията „органи-върху-чип“, което да организира конгреси и обучения, и да осигурява финансиране за научни изследвания, там където такова не е налично.

– За квалифициране на опитите на база технология „органи-върху-чип“ и създаване на центрове за оценка и валидиране на тези технологии, в които са представени всички основни заинтересовани страни (т.е. академични среди, доставчици, крайни потребители и регулаторни органи).

– За разрешаване на дилемата относно приемането от регулаторните органи – насърчаване на споделянето на данни от крайните потребители или тези данни да станат публично достъпни, когато това е възможно, както и изготвяне на документи с указания от регулаторните органи.

В доклада са представени по-подробно препоръките за незабавни действия и пътна карта с мерки за следващите 15 години. Всички участници в семинара са убедени, че в дългосрочен план опитите на база технологии „органи-върху-чип“ ще достигнат необходимото ниво на квалификация и приемане от регулаторните органи, което ще доведе до осезаем ефект върху ползите за пациентите и защитата на животните, използвани за научни цели.

Материалът се публикува с подкрепата на Филип Морис България.

СПОДЕЛИ