Тестування на тваринах: атавізм чи необхідність?

Зараз активно поширюються заклики зоозахисників проти тестування на тваринах, фішкою багатьох косметичних засобів стає так званий «кролик», що вказує на відсутність цього етапу. Але навіть за ідеальних обставин – чи вдасться колись створити ідеальний світ без страждань і випробувань на тваринах?

Особисто я не працював з тваринними моделями, але був залучений до роботи в колективах, де тварини є основою для досліджень. Зокрема в групі професора Яанг Ксії (Yang Xia) Відділу біохімії і молекулярної біології Медичної школи Техаського Університету Здоров'я імені МакГовернів (John P. and Kathrine G. McGovern Medical School at UTHealth), працюють із моделями преаклампсії, серповидно-клітинної анемії, серцевих захворювань, сепсису, гіпоксії, порушення сигналінгу окремих молекул (наприклад, аденозину та сфінгозин-1-фосфату) тощо. Це дозволяє детально вивчити механізми, які лежать в основі захворювання, завдяки чому вже запропоновані підходи для подолання низки різних патологічних станів.

В Інституті біохімії ім. О.В. Палладіна НАНУ, де я наразі працюю, поширені моделі ЛПС-індукованого запалення, діабету І та ІІ типів, аліментарного ожиріння, атеросклерозу. І так само всі протоколи затверджуються комісією з біоетики, а результати налічують розробку тест-систем для клінічної діагностики патологій, рекомендації для лікування чи пом’якшення патологічних станів.

Однак, на мою думку, найбільше значення мають дослідження на моделях, пов’язаних із орфанними хворобами. Це вроджені або набуті патології, які трапляються вкрай рідко. Враховуючи важкий та часто хронічний перебіг хвороби, такі люди потребують коштовного довічного лікування.

Саме на базі тваринних моделей можливо вивчати перебіг патології та терапевтичні підходи без небезпеки для самих пацієнтів.

Є думка, що при нинішньому розвитку науки досліди над тваринами можна замінити комп'ютерним програмуванням. Дійсно, наразі певні експерименти можна проводити in silico, тобто за допомогою розрахунків на суперкомп’ютерах. Та варто зауважити, що це спосіб не безкоштовний. Такі дослідження вимагають десятків тисяч доларів для сплати часу, який потребують ці розрахунки. Також необхідні місяці (і це якщо на якомусь етапі не знайдеться помилка, тоді це може розтягнутися на роки), щоб дослідити взаємодію лише двох-трьох молекул в умовах вакууму чи мінімального іонного оточення. Наш організм – це сукупність мільярдів молекул, які співіснують у складних взаємовідносинах, і про структуру та функції багатьох із них ми досі не знаємо. А як програмно описувати те, що не знаєш достеменно?

Ба більше, після дослідження in silico завжди мають місце дослідження in vitro – або відтворення цієї реакції в пробірці, або спроба дослідити взаємодію молекул в межах клітини. Якщо йдеться про розробку терапевтичних речовин, то така речовина має пройти етап перевірки системного впливу на організм – in vivo. Саме на цьому етапі, окрім дії самої речовини, визначається низка побічних ефектів, які можуть бути контрольовані, і тоді ця речовина переходить до етапу клінічних досліджень. В іншому випадку розробляється нова речовина, яка знову має пройти всі ці етапи.

Ніхто не дозволить після поверхневого аналізу на комп’ютері давати препарат людині.

Люди, далекі від наукового методу та статистичного аналізу, продукують тези на кшталт «достовірність дослідів на тваринах – 5-25 %; достовірність дослідів на культурах людських клітин – 90 %». Якщо дійсно йдеться про параметр достовірності, то він визначається статистично. Після проведення мінімум трьох незалежних експериментів та вимірювання визначених параметрів ми порівнюємо показники експериментальної групи (та, на яку проводився певний вплив) та контрольної групи (це може бути або вплив іншого характеру, або плацебо, або група без впливу). Достовірність між цими наборами даних визначається не на око, а за допомогою статистичного аналізу. Цей принцип працює для всіх типів експериментів на всіх рівнях доклінічних та клінічних досліджень.

Щодо культур людських клітин, то на них, звісно, легше ставити експерименти, оскільки їх легко вирощувати (культивувати), вони мають контрольоване збалансоване середовище і загалом сукупність факторів впливу для них не така велика, щоб із легкістю дослідити взаємодію окремих молекул, цитотоксичність терапевтичної речовини чи процеси поділу або смерті клітини. Однак жодна з виділених культур клітин не буде мати такого самого оточення в нашому організмі, що не дозволить визначити системність процесів, які потрібно вивчити. Організм – це завжди сукупність молекул і сукупність клітин, які співіснують у складній, досі не остаточно зрозумілій нам гармонії. Саме тому проведення експериментів на багатоклітинному організмі дає набагато більше інформації про природу реакції чи дії терапевтичної речовини, ніж просто на клітинах у чашці Петрі.

Ба більше, вже були випадки, коли десятки років досліджень на клітинних лініях були понівечені тим фактом, що клітинна лінія, яку вважали клітинами раку молочної залози, насправді виявилась клітинами меланоми. Важко собі уявити такий конфуз, але часто клітини в чашці Петрі виглядають дуже схоже, й одна помилка із маркуванням може призвести до того, що цей зразок розійдеться світом та буде включений до досліджень. Це тисячі опублікованих статей, це десятки тисяч терапевтичних препаратів, проведених на «неправильній» клітинній лінії…

Також є думка, що про багато речовин вже все досконало відомо, і нема ніякої потреби знову й знову мучити тварин. Якщо йдеться про добре відомі речовини, особливо в косметології, то, справді, такої необхідності може й не бути.

Однак якщо мова заходить про розробку нових протипухлинних препаратів, антибіотиків нового покоління чи умовної «пігулки від нежиті», то ми аж ніяк не можемо обійти етапу тестування препаратів на багатоклітинних організмах для виявлення того самого системного впливу, способів виведення речовини з організму тощо.

Звичайно, існують нові прогресивні методи тестування: з використанням штучно вирощених клітин і тканин. Тест Драйзе можна проводити на мембрані простого курячого яйця. Але звичайне куряче яйце ще не є організмом, тому такі тести матимуть мало спільного із реальністю. Щойно з яйця вилупиться курча, то це вже організм, далекий від нас, ссавців, із відмінною будовою дихальної, травної, видільної, статевої, репродуктивної та кровоносної систем.

У цьому плані є більш коректним використання органоїдів – вирощених штучно в лабораторних умовах багатоклітинних структур, які відтворюють певні властивості окремих органів, але не системи органів. Таким чином можна вивчати вплив препаратів не на окремі молекули чи поодинокі клітини, а на системи клітин, досліджуючи зміни у їхніх взаємодіях.

Варто зауважити, що наразі тест Драйзе не проводять із завідомо токсичними речовинами. Однак FDA досі вважає, що немає адекватної альтернативи цьому методу.

Так, те, що працювало для тварин, може виявитися небезпечним для людей, як це показав талідомід. Однак такі досліди дозволяють відсіяти десятки тисяч сполук із низькою ефективністю чи надмірною токсичністю. Талідомід виявив слабкі місця в сфері розробки лікарських препаратів, однак він ніколи не був схвалений FDA. Тобто речовина була, але управління з санітарного нагляду за якістю харчових продуктів та медикаментів США ніколи не визнавало докази його безпечності достатніми.

З іншого боку, я не сперечатимусь із тим, що люди та інші тварини є різними за своїм генетичним матеріалом, будовою та фізіологією. Саме тому наразі існує декілька етапів клінічних досліджень.

Перша стадія – це визначення токсичності препарату на добровольцях (наразі ще не йдеться про перевірку лікарських властивостей). Зазвичай це призводить до відсіювання переважної більшості з них.

На другій стадії збільшується кількість осіб і вже визначається ефективність препарату разом із побічними діями.

У разі успішності препарат доходить до третьої стадії – плацебо-контрольовані рандомізовані мультицентрові дослідження.

Лише у випадку успішності речовина чи препарат отримує можливість стати ліками.

Однак ніхто не дозволить давати речовину людям, навіть на ранніх етапах досліджень, без підтвердження ефективності та безпечності на рівнях клітин та тварин.

Варто відзначити, що закордонні спеціалісти не вживають слів «смерть», «убивати» (англ. death, to kill) відносно тварин, вони кажуть про «принесення в жертву» (англ. sacrifice).

Цей процес супроводжується дотриманням протоколу та чітким контролем умов (часто із анестезією) для мінімізації больових відчуттів у тварини. Ба більше, коректне ведення лінії мишей, наприклад, може коштувати тисячі, а то й десятки тисяч доларів на місяць, тому не може навіть іти мови про розведення тварин заради «знущання». Конкретні завдання, конкретні терміни виконання, конкретна модель, конкретні умови.

Тобто процес позбавлення життя має відбуватися максимально швидко та безболісно. Саме тому, наприклад, у Техаському медичному університету в Х'юстоні всі протоколи розглядаються та узгоджуються комітетом захисту тварин наукового центру охорони здоров’я. І жоден науковець не має права відступитися від них під час проведення досліджень. Концентрації сполук, інструменти, час інкубації та інші параметри чітко регламентуються комісією висококваліфікованих фахівців. Стан кожної окремої тварини ретельно перевіряється для досягнення максимальної відтворюваності експериментів.

Жоден адекватний науковець не є тираном, який бажає знущатися з невинних тварин. Саме тому експерименти над тваринами наразі набули нечуваного контролю за кожним етапом досліджень та роботою самого науковця. Відхилення від етичних норм може коштувати навіть кар’єри. І все це необхідне для ефективного виживання людства.