Платформа TraCe-bMPS предскажет опасные реакции иммунотерапии на человеческих клетках и может стать альтернативой доклиническим испытаниям на животных.
Прежде чем попасть в аптеку, лекарство должно пройти через множество кругов ада. Обычно на одном из них животные — мыши, крысы, макаки — принимают удар на себя. Проблема в том, что их иммунная система реагирует на препараты совсем не так, как человеческая. Но что, если вместо живых существ использовать чип с живыми человеческими клетками? FDA только что сделало шаг, который может навсегда изменить правила игры.
FDA впервые допустило «органы на чипе» к тестированию лекарств
Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) сделало важный шаг навстречу технологиям, которые могут избавить фармацевтику от тестирования лекарств на животных. В пилотную программу ISTAND (Innovative Science and Technology Approaches for New Drugs) включена платформа тканевых чипов Рочестерского университета. Это значит, что регулятор официально признал за технологией потенциал заменить животных на доклинических испытаниях — по крайней мере, для одного из самых опасных классов побочных эффектов.
Платформа TraCe-bMPS построена на модульных чипах µSiM с ультратонкими кремниевыми мембранами. На них культивируются человеческие клетки, а встроенные датчики непрерывно измеряют уровень воспалительных сигналов. Такой подход позволяет наблюдать реакцию тканей в реальном времени, а не реконструировать её по косвенным признакам, как при вскрытии животного.
Какие осложнения предскажут на чипе?
Исследователи нацелились на два грозных осложнения иммунотерапии. Первое — синдром высвобождения цитокинов, известный также как цитокиновый шторм: лавинообразный выброс иммунных сигнальных молекул, который может привести к полиорганной недостаточности и смерти. Второе — синдром нейротоксичности, связанный с иммунными клетками (ICANS): активированная иммунная система повреждает нервную ткань, вызывая отёк мозга, спутанность сознания и судороги. Именно эти осложнения чаще всего останавливают клинические испытания перспективных иммуноонкологических препаратов.
Животные модели с обеими задачами справляются плохо. Профессор биомедицинской инженерии Джеймс Макграт, возглавляющий центр TraCe-bMPS, прямо заявляет: животные раз за разом не могут предсказать цитокиновый шторм у человека. Причина в том, что иммунная система макак или крыс реагирует на те же антитела иначе, чем человеческая — ключевые рецепторы и сигнальные каскады не совпадают. Чип же засевается именно человеческими клетками и воспроизводит барьерную функцию тканей, например гематоэнцефалический барьер, от которого зависит, пропустит ли мозг токсичные иммунные сигналы.
Решение FDA принято на фоне ускоряющегося отказа от животных в американской регуляторной практике. В 2022 году Конгресс принял Закон о модернизации FDA 2.0, который отменил обязательное требование тестировать новые препараты на животных перед клиническими испытаниями. Теперь закон разрешает использовать альтернативные методы, включая органы на чипе и компьютерное моделирование. Включение платформы TraCe-bMPS в ISTAND — одно из первых практических воплощений этого закона.
Что дальше?
Следующий этап для разработчиков — согласование с регулятором плана клинической валидации: сроков, протоколов обмена данными и статистических критериев, по которым чип будет признан достаточно надёжным для использования в заявках на новые препараты FDA. Если квалификация будет получена, фармкомпании впервые в истории смогут заменить часть тестов на животных данными, сгенерированными исключительно человеческими клетками в микрофлюидном устройстве. Речь идёт не о гипотетических отдалённых рисках, а о конкретных смертельно опасных осложнениях, которые сейчас выявляются только на пациентах.
Мы, конечно, не знаем, насколько быстро технология пройдёт валидацию, но одно ясно точно: эпоха, когда безопасность лекарств проверяли только на животных, подходит к концу. И это отличная новость — как для пациентов, так и для самих животных.