Американский биотехнологический стартап Bexorg разработал платформу BrainEx, которая позволяет частично восстанавливать и поддерживать жизнедеятельность целого человеческого мозга после смерти донора для тестирования лекарств против тяжелых заболеваний. Как сообщает журнал Science в своей научно-популярной части, за пять лет работы исследователи изучили в лаборатории уже более 700 органов, заменяя привычные тесты на лабораторных животных анализом реакций реальных человеческих тканей.
Фото: S. REARDON/SCIENCE
Орган подключают к специальному аппарату через пластиковые порты, вживленные в кровеносные сосуды, после чего система начинает непрерывно прокачивать через него искусственный заменитель крови. Эта жидкость снабжает клетки кислородом и питательными веществами, а также выводит продукты распада, позволяя тканям нормально метаболизировать экспериментальные препараты в течение 24 часов.
Важным условием эксперимента является полная блокировка естественной электрической активности мозга с помощью сильного анестетика пропофола. Это исключает скоординированную работу нейронов и полностью устраняет риск того, что изолированный орган придет в сознание или почувствует боль, что подтверждают независимые эксперты по биоэтике, контролирующие проект.
Традиционные лабораторные мыши не способны в полной мере воспроизвести особенности человеческого организма, из-за чего многие перспективные лекарства проваливаются на этапе клинических испытаний: мозг человека накапливает мутации и последствия воздействия окружающей среды на протяжении 60–80 лет. Кроме того, у пожилых людей часто развиваются сразу несколько сопутствующих патологий, что невозможно детально восстановить в искусственных лабораторных условиях. Платформа же позволяет ученым точно увидеть, проникает ли вещество через защитные барьеры внутрь человеческих клеток, поражает ли оно свою молекулярную мишень и вызывает ли опасные побочные эффекты. По истечении суток ткани разрезают на сотни тонких фрагментов для углубленного изучения белков и клеточной структуры.
Эффективность методики уже подтвердилась на практике в сотрудничестве с фармацевтической компанией Biohaven. При тестировании препарата против токсичных белков, вызывающих болезнь Паркинсона, ученые обнаружили, что на человеческих тканях терапевтический эффект достигается при дозировке в 20 раз ниже той, которая была рассчитана по результатам опытов на мышах. Это позволило определить безопасную дозу для людей и снизить риск тяжелых побочных эффектов.
Другой протестированный препарат, BHV-8100, направлен на восстановление обмена веществ и улучшение усвоения глюкозы нейронами, что важно при нейродегенеративных расстройствах, когда клетки мозга начинают гибнуть в том числе и от нехватки энергии. Опираясь на успешные данные тестов в системе BrainEx, управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США уже одобрило проведение клинических испытаний этого лекарства на живых пациентах.
В ближайшем будущем компания планирует масштабировать производство и установить роботизированную систему, способную обрабатывать до 1600 донорских органов в год и анализировать действие тысячи белков на каждом из них. Также ученые работают над увеличением срока поддержания жизнедеятельности тканей до двух недель, чтобы изучать долгосрочные процессы, например, нейропластичность — способность мозга адаптироваться к лечению и восстанавливать связи. Параллельно создается компьютерная модель NeuroLens. Этот «виртуальный мозг», обученный на результатах тысяч анализов и медицинских карт доноров, в может позволить тестировать новые молекулы лекарств в цифровой среде еще до того, как они попадут в реальную биологическую лабораторию.
Текст: Полина Ложкина
Читайте материалы нашего сайта во ВКонтакте, Одноклассниках, Яндекс-Дзен и каналах в Telegram и MAX.
