В нескольких словах
Профессор Ханс Клеверс, лауреат премии ABARCA PRIZE, рассказал о трансформационной роли органоидов в современной медицине, их потенциале для персонализированного лечения рака и исследования редких заболеваний, а также о перспективах и ограничениях в замене животных при разработке лекарств.
Разработка новых лекарственных средств претерпела значительные изменения за последнее десятилетие. Ранее доклинические испытания в основном полагались на двумерные клеточные культуры и модели на животных, которые часто неточно воспроизводили биологию человека.
С 2023 года Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) больше не требует проведения экспериментов на животных, отчасти благодаря исследованиям органоидов, которые профессор Ханс Клеверс из Утрехтского университета изучал с начала века. Недавно он был удостоен Международной премии в области медицинских наук доктора Хуана Абарки (ABARCA PRIZE).
Профессор Клеверс объясняет, что органоид — это миниатюрная структура, напоминающая орган, которую выращивают в чашке Петри. Эти структуры постоянно делятся, растут и воспроизводят ключевые функции реальных органов. Например, из стволовых клеток печени можно создать органоид печени с ее основными функциями.
Создание органоидов включает размещение стволовых клеток в трехмерном геле с добавлением факторов роста и специфических компонентов, таких как тестостерон для простаты или эстроген для молочной железы. Хотя изначально органоиды были открыты в кишечнике благодаря его быстро самообновляющейся слизистой, сейчас их можно выращивать практически из любого органа. Однако такие органы, как мозг, сердечный мышечный и сетчатка, пока не поддаются культивированию из-за отсутствия стволовых клеток.
Многие этапы разработки лекарств, использующие традиционные платформы, могут быть заменены человеческими органоидными моделями. Тем не менее, Клеверс считает, что полное исключение животных из испытаний маловероятно. Органоиды, несмотря на свои преимущества, являются слишком простыми и не могут полностью моделировать сложные взаимодействия внутри целого организма, например, путь препарата через кишечник, печень и мозг.
Особый потенциал технологии органоидов проявляется в онкологии. Можно создавать органоиды из здоровых тканей и трансформировать их в раковые, или же выращивать органоиды непосредственно из человеческих опухолей. Это открывает возможности для персонализированной медицины: если у пациента рак толстой кишки, можно вырастить его собственный опухолевый органоид, протестировать на нем различные онкологические препараты и определить наиболее эффективное лечение. В Нидерландах такой подход успешно применяется для пациентов с муковисцидозом уже около 10 лет.
Рутинное применение для лечения рака пока осложнено. Процесс создания и тестирования органоидов занимает 4-6 недель и требует высококвалифицированного персонала. Разрабатываются автоматизированные системы для ускорения этого процесса. Однако в отличие от муковисцидоза, где альтернатив мало, для рака уже существует множество эффективных методов лечения, и новые подходы требуют тщательной валидации и одобрения регулирующих органов.
Наиболее распространенные виды рака, такие как рак легких, молочной железы и толстой кишки, уже исследуются с помощью органоидов. В будущем, когда пациенты не реагируют на стандартные линии лечения, органоиды могут предложить новые варианты. Также ведутся перспективные исследования редких детских опухолей, для которых стандартные протоколы лечения отсутствуют. Органоиды позволяют тестировать сотни существующих препаратов, которые никогда не испытывались на детях.
Кроме того, исследования с органоидами кишечника позволяют глубже изучать выработку гормонов, влияющих на чувство голода и секрецию инсулина, что может привести к созданию более совершенных препаратов для лечения метаболических расстройств. В области инфекционных заболеваний, органоиды показали свою ценность во время пандемии COVID-19, продемонстрировав поражение кишечника и позволив быстро оценить неэффективность таких препаратов, как гидроксихлорохин.
Наконец, органоиды летучих мышей могут быть использованы для изучения вирусов с пандемическим потенциалом, хотя эта область вызывает опасения из-за риска случайного заражения человека.
