Пора ее отпустить, или как ученые уходят от экспериментов на животных
Испытания на животных. Насколько они вообще надёжны? Существуют ли другие, более гуманные, методы? Правда ли что наука готова отказаться от экспериментов на мышах и крысах? Об этом KP.RU рассказала Валерия Цвелая, заведующая Лабораторией экспериментальной и клеточной медицины МФТИ.
ТОЛЬКО 5 ПРОЦЕНТОВ ПРЕПАРАТОВ, КОТОРЫЕ УСПЕШНО ИСПЫТАЛИ НА ЖИВОТНЫХ, ПОМОГАЮТ ЧЕЛОВЕКУ
В современной биомедицине, столкнулись две разные точки зрения, у каждой есть свои веские аргументы. Первый подход — классический. Он гласит, что организм — это единое целое. Это значит, что мы не можем отказаться от животных, потому что нам нужна системность.
Часто сторонники такого подхода связаны с онкологией. Вероятно, потому, что на примере рака системность заболеваний объяснить проще всего. Воссоздать одновременно опухоль, циркулирующие Т-клетки иммунной системы, макрофаги, работающие сосуды и градиенты кислорода на одной подложке — запредельно сложная инженерная задача. Еще один момент – важно исследовать фармакокинетику: как лекарство всосётся, распределится, метаболизируется в печени и выведется почками. Животное дает готовую, пусть и чужую, модель этого пути.
Но есть и другой подход. Крупное исследование 2024 года показало, что только 5% медицинских технологий и препаратов, успешно прошедших испытания на животных, в итоге получают одобрение для применения на людях. Более того, при оценке общей токсичности веществ совпадение результатов между мышью и крысой составляет около 50%. Это как слона на улице встретить: 50%, что встретишь, 50% — что нет.
МЫШИ – ЭТО ДРУГОЙ БИОЛОГИЧЕСКИЙ ВИД
Какой толк от сложной системной взаимосвязи органов внутри мыши, если они работают иначе, чем у человека? Например, печень мыши может метаболизировать противоопухолевый препарат в безвредное вещество, а печень человека — в токсичный метаболит, который убьёт сердце или почки.
Один из примеров ошибок, вызванных межвидовыми различиями — популярное обезболивающее от Merck, вышедшее на рынок в 1999 году. Спустя несколько лет препарат был спешно отозван, так как его применение привело к десяткам тысяч случаев инфарктов и инсультов со смертельным исходом.
На доклиническом этапе его тестировали на нескольких видах животных, включая здоровых собак и грызунов, у которых он показывал отличный профиль безопасности. Но у людей он провоцировал образование тромбов, что невозможно было предсказать на здоровых животных моделях.
Еще одна трагедия — испытания препарата TGN1412 для лечения артроза и артрита, который проходил клинические испытания в 2006 году в Великобритании. Через несколько минут после введения препарата шести здоровым добровольцам у них развился полиорганный анафилактический шок и цитокиновый шторм — иммунная система начала уничтожать собственный организм. Все выжили, но остались инвалидами.
До этого препарат прошёл проверку на безопасность на яванских макаках в дозах, в 500 раз превышающих те, что ввели людям, и у приматов не было зафиксировано никаких побочных эффектов. Причина — различие в структуре рецепторов CD28 на Т-клетках человека и макаки. У человека активация этого рецептора вызвала лавинообразный выброс цитокинов, а у обезьян этот механизм сработал совершенно иначе.
ЛЕКАРСТВА, КОТОРЫЕ “ЛЕЧАТ” РАК У МЫШЕЙ, В 90% СЛУЧАЕВ ПРОВАЛИВАЮТСЯ У ЛЮДЕЙ
Человеческие опухоли, вживляемые мышам (ксенографты), часто приживаются только у иммунодефицитных мышей, у которых отключён собственный иммунитет. А у реального пациента рак развивается в условиях работающей, пусть и истощённой иммунной системы. Изучать иммуноонкологические препараты на мышах без иммунитета — абсурд.
В клинике рак — это результат многолетней эволюции клеток, накопления мутаций и постепенного ухода от надзора иммунной системы. А опухоль мыши — искусственный конструкт: готовую культуру клеток шприцем вводят под кожу здоровому животному и ждут пару недель. У такого симулятора другие молекулярные маркеры и микроокружение.
Да, полностью отказаться от животных прямо сейчас наука не может, но вектор движения очевиден. Необходимо заменять животных альтернативными методами, сокращать их число и улучшать условия содержания. Важной вехой стал закон FDA Modernization Act 2022, который официально отменил требование об обязательном тестировании всех новых препаратов на животных, и открыл дорогу альтернативным методам.
УХОД ОТ ЖИВОТНЫХ МОДЕЛЕЙ НЕ ДАНЬ ЭТИКИ, А НЕОБХОДИМОСТЬ!
Большинство людей думают, что альтернатива животным — это просто клетки в чашке Петри. Отчасти они правы, но есть и более захватывающие направления.
— Body-on-a-chip («Тело-на-чипе»). Ученые научились объединять на одном микрофлюидном чипе живые ткани разных органов человека — печени, почек, кишечника и сердца и соединять их искусственными «сосудами». На человеческих клетках мы можем воссоздать системность, о которой так пекутся сторонники классического подхода.
— 3D-органоиды и ассемблоиды. Из обычных стволовых клеток человека учёные научились выращивать миниатюрные трехмерные копии органов. Мы берём клетки кожи или крови человека, перепрограммируем их до состояния стволовых, а затем выращиваем из них трёхмерные мини-органы.
Недавно исследователи совершили действительно интересный эксперимент: они соединили органоид мозга человека с органоидом мышцы. И мозг в пробирке начал отдавать электрические импульсы, заставляя мышцу сокращаться. Таким образом мы можем изучать сложнейшие нейродегенеративные болезни (например, Альцгеймер, Паркинсон — Ред) без единой мыши.
— «Цифровые двойники» человека. Это когда искусственный интеллект на основе данных реального пациента строит его виртуальную копию — и дальше на этой копии можно просчитывать, как поведёт себя болезнь или лекарство, не трогая самого человека. Такие глобальные проекты, как Virtual Physiological Human, собирают воедино генетику, ЭКГ, метаболизм и другие параметры тысяч пациентов, чтобы ИИ построил максимально полную модель человеческого организма.
Есть и менее амбициозные, но не менее важные проекты — например, цифровой двойник почки или сердца, как у нас в Лаборатории экспериментальной медицины МФТИ. Будущее системного подхода — это сплав живых человеческих клеток, цифровых технологий и анализа данных пациентов.
ВЫРАЩИВАЕМ МИНИ-ОРГАНЫ ИЗ КЛЕТОК ПАЦИЕНТА
Показателен поразительный проект — DishBrain (Cortical Labs, Австралия). Ученые взяли около 800 000 живых нейронов, полученных в том числе из стволовых клеток человека, и вырастили их на кремниевой матрице с электродами. Эту систему подключили к виртуальной игре Pong. Электроды посылали нейронам сигналы о том, где находится мяч, а электрическая активность самих нейронов двигала виртуальную ракетку.
За считанные минуты человеческие нейроны в пробирке научились играть. Они продемонстрировали базовое свойство живого мозга — сенсомоторную интеграцию и способность к самоорганизации. Клетки в чашке Петри обрабатывали информацию из внешнего мира, адаптировались и принимали решения.
В Китае недавно мини-мозг, выращенный из стволовых клеток человека, подключили к роботу. Этот человеческий органоид научился управлять механическим телом, помогает объезжать препятствия и брать предметы. В скором времени нам больше не нужно будет заставлять мышей бегать по лабиринтам, чтобы изучать деменцию, память или влияние нейротоксинов. Мы можем выращивать органоиды мозга из клеток реальных пациентов с шизофренией или депрессией. Эти мини-мозги сохраняют все генетические дефекты больного человека. И главное, мы можем узнать, как эта патология образуется, и предотвратить ее развитие.
ПОЧЕМУ МЫ НЕ НАУЧИЛИСЬ ЛЕЧИТЬ НИ СЕБЯ, НИ ЖИВОТНЫХ?
Мы сто лет тестируем миллионы препаратов на мышах, крысах и собаках. Но при этом так и не научились эффективно лечить самих животных от их естественных болезней. Почему? Потому, что в лаборатории мы используем животное не как живой организм с его собственной уникальной биологией, а как искусственную тест-систему. Мы создаем у них суррогатные, искусственные модели человеческих болезней, вызываем инфаркт токсинами, вживляем чужеродные опухоли, которые не имеют ничего общего со старением и болезнями реальной мыши или собаки в природе. Мы относимся к ним как к расходному материалу, полностью игнорируя их собственную природу. В итоге мы не научились лечить ни себя, ни их.
ЭФФЕКТ ВАКЦИНЫ “МУЛЬТИКАН”: ЧТО МЕШАЕТ ВНЕДРЕНИЮ ИННОВАЦИЙ
Придумать новый метод испытания — это в лучшем случае 20% успеха. Что мешает их внедрению? Регуляторный консерватизм системы и слепая вера в старые технологические регламенты. Например, в биотехнологии десятилетиями используется эмбриональная телячья сыворотка (FBS) для выращивания клеток (ее получают из крови плодов, извлекаемых при убое беременных коров на мясокомбинатах — Ред).
Сторонники альтернативных методов давно призывают уходить от сывороток животного происхождения к бессывороточным, химически определенным средам. Это чище, гуманнее и современнее. Но регуляторы и крупные фармкомпании боятся менять отлаженные процессы, потому что любое изменение биологического компонента — это шаг в неизвестность. А он может закончиться катастрофой. К сожалению, этот страх имеет под собой основания.
Пример — недавняя трагедия августа 2026 года с отечественной ветеринарной вакциной «Мультикан-8». Десятки собак погибли в страшных мучениях сразу после плановой прививки.
Россельхознадзор провёл расследование и обнаружил в образцах живой вирус болезни Ауески — смертельной инфекции, поражающей центральную нервную систему животных. Вероятно, он попал туда из-за грубого нарушения технологии производства. Я предполагаю, это могло произойти из-за замены или недостаточной очистки сывороток и сред. Живой вирус не заметили на выходном контроле, потому что искали другие, стандартные патогены.
В итоге мы получаем замкнутый круг. С одной стороны, ситуации вроде «Мультикана» показывают, как опасно бездумно менять биологические компоненты без тотального контроля. С другой стороны, этот страх консервирует индустрию. Проще и безопаснее использовать животных и сыворотки, забивая миллионы крыс, чем брать на себя риски и внедрять полностью синтетические, цифровые или высокотехнологичные in vitro платформы.
КАК ЛАБОРАТОРИЯ МФТИ СОКРАЩАЕТ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЖИВОТНЫХ В ДОКЛИНИКЕ
В Лаборатории экспериментальной и клеточной медицины МФТИ мы сфокусированы на биофизике сердца и тканевой инженерии. Наша цель — полностью перевести оценку кардиотоксичности и аритмогенных рисков лекарств на человека. Мы работаем на стыке двух мощных технологий: in vitro (в пробирке на клеточных культурах — Ред.) и in silico (компьютерное моделирование — Ред).
Мы стараемся не использовать животных для получения сердечной ткани, потому что их электрофизиология кардинально отличается от нашей. Вместо этого мы берём индуцированные плюрипотентные стволовые клетки человека — обычные клетки кожи или крови. С помощью специального молекулярного коктейля перепрограммируем их обратно в эмбриональное состояние, а затем дифференцируем в полноценные, способные синхронно биться клетки сердца — кардиомиоциты.
На этой платформе мы решаем ключевую задачу тестирования лекарств на безопасность. В отличие от крыс и мышей, у которых физически отсутствуют человеческие калиевые hERG-каналы (играют ключевую роль в регуляции электрической активности сердца — Ред), у наших лабораторных кардиомиоцитов эти каналы работают идеально.
Мы можем нанести на клеточный слой любое новое вещество и в реальном времени увидеть, как по человеческой ткани распространяется электрический импульс: блокирует ли препарат hERG-канал, возникает ли удлинение интервала QT — предвестник смертельной желудочковой аритмии. Мы также сделали компьютерную модель, которая позволяет сократить дорогостоящий скрининг на клетках. Сейчас ждём патент.
Ещё один наш крупный проект — цифровой двойник предсердия. Совместно с врачами мы создали детализированную компьютерную модель ткани предсердия пациента: она учитывает геометрию клеток, распределение ионных каналов и биофизику мембран. Модель может предсказать, какой протокол операции по лечению мерцательной аритмии подойдет конкретному пациенту. Но не только это. Когда фармкомпания синтезирует новую молекулу-кандидат, мы «скармливаем» данные о её взаимодействии с рецепторами цифровому двойнику — и компьютер за секунды просчитывает тысячи сценариев: как вещество влияет на проводимость предсердий? Не спровоцирует ли аритмию? Сможет ли купировать уже существующую?
ОСТАВЬТЕ ЛАБОРАТОРНУЮ МЫШЬ В ПОКОЕ!
Очень люблю один визуальный образ, знакомый каждому биологу в нашей стране. Знаменитый памятник лабораторной мыши в Новосибирском Академгородке, которая в очках и со спицами в лапках бережно вяжет нить ДНК. Это потрясающий символ нашей искренней, глубокой благодарности животным за то, что они помогли науке совершить генетическую и медицинскую революцию в XX веке.
Но мы живем в XXI веке. Кажется, мышь научила нас всему, что могла, и теперь цифровые технологии могут справиться лучше. Хватит заставлять мышь вязать человеческую медицину. Она должна оставаться мышью, со своей скоростью метаболизма и своими 600 ударами сердца в минуту. А тестировать лекарства для людей мы должны на человеческих клетках, на “органах-на-чипе” и с помощью компьютерных моделей. Это единственный способ сделать медицину будущего по-настоящему точной, безопасной и, как следствие, гуманной.
