Сегодня можно думать, что мечта всех исследователей в области биомедицины – вырастить орган человека целиком в условиях культуры – как никогда близка к реализации. Технология выращивания органоидов уже позволила получить мини-мозг, мини-кишечник, сетчатку и некоторые другие прототипы органов. Конечно, до получения полноценных «запчастей» еще очень далеко, однако поскольку органоиды моделируют развитие и самоподдержание органов человека, у них есть все шансы уже сегодня произвести революцию в биомедицинских исследованиях и в поиске новых лекарственных средств и в их испытании. В журнале Science в январе 2017 года вышел обзор по органоидам, среди авторов которого Hans Clevers, впервые получивший органоиды кишечника и Juergen Knoblich – специалист в области органоидов мозга. Авторы обзора подробно рассматривают, как влияет развивающаяся технология получения органоидов на область экспериментов на животных, исследования на человеческих эмбрионах, плодах и тканях. Особое внимание авторы уделяют переформатированию морально-этического поля биомедицинских исследований, которое, как они полагают, вызовет широкое использование органоидов человека. Впрочем, как можно заметить, многие проблемы, затронутые авторами, касаются не столько органоидов, сколько клеточных технологий в общем смысле.

Органоиды могут быть получены из двух типов стволовых клеток – плюрипотентных, (эмбриональные или с индуцированной плюрипотентностью) или тканеспецифических. Оба подхода основаны на размножении и самоорганизации клеток. Существенным моментом является использование 3D матрикса, обычно Матригеля, моделирующего трехмерную архитектуру ткани. Если органоиды выращивать из клеток пациента, есть шанс воспроизвести in vitro патологические процессы и разработать персонализированные методы их лечения, будь то врожденные заболевания или рак. Органоиды уже используются для создания персонифицированных моделей рака и муковисцидоза.

Очевидно, что органоиды представляют собой некоторую альтернативу исследованиям на животных. Не секрет, что экстраполяция результатов, полученных на лабораторных животных (а это, в основном, крысы и мыши), на человека является узким местом во всех доклинических и фундаментальных исследованиях такого рода из-за значительных различий в метаболизме, размерах и продолжительности жизни.

Появление органоидов затрагивает этическую сторону исследований на животных. Устойчивая тенденция последних десятилетий – строгий контроль этических аспектов экспериментов на животных. Используется так называемый принцип трех R – замещение, уменьшение и усовершенствование (от англ. replacement, reduction, refinement). В этом контексте органоиды, с одной стороны, могут быть весьма полезны для исследователей дополнительной возможностью, а с другой – могут дать повод этическим комиссиям еще жестче подходить к одобрению экспериментов по принципу «или используйте органоиды, или объясняйте, почему это невозможно».

Органоиды, особенно на основе плюрипотентных клеток, несомненно, повлияют на область, связанную с использованием материала, полученного из эмбрионов и плодов человека. В мире существует, в целом, три основных подхода к регулированию таких исследований: полный запрет, допустимость достаточно широкого спектра таких исследований и промежуточный подход (наиболее распространенный), который допускает исследования на ранних стадиях и предполагает хорошо известное правило, согласно которому исследования возможны только на эмбрионах до 14 суток развития (см новость на нашем сайте…). Однако во многих странах существует запрет на использование эмбрионов человека исключительно в научных целях, и обычно, речь идет о допустимости использования эмбрионов, оставшихся после проведения процедуры ЭКО. Технология органоидов может повлиять на данную область биоэтического регулирования, поскольку снова предлагает привлекательную альтернативу. С чисто научной точки зрения, тенденция перехода на гуманизированные модели может, наоборот, повысить потребность в эмбриональном материале человека, поскольку такая банальная вещь, как необходимость верификации реактивов и антител, потребует «золотого стандарта» аналогично тому, как сейчас таким стандартом служат эмбриональные стволовые клетки. Надо сказать, что органоиды не так нейтральны в этическом плане, как может показаться. Ведь с их помощью можно, например, моделировать развитие нервной системы до стадии, которая аналогична далеко зашедшему постимплантационному периоду.

Хранение органоидов требует развития и использования так называемых живых биобанков, что поднимает новые этические и организационные вопросы. Традиционно, в таких банках осуществляется максимальная анонимность пациентов, образцы тканей специально «обезличиваются». Однако если идти по пути использования персонифицированных органоидов (например, для подбора индивидуальной терапии для больных муковисцидозом), то с очевидностью этот принцип надо пересматривать.

Конечно, наибольшее число вопросов возникает по поводу клинического использования органоидов. До сих пор, этические комиссии строго разграничивают научные изыскания и клиническое использование. Органоиды могут стереть эту грань. Впрочем, тут надо заметить, что именно эта область касается далеко не только органоидов, которые так близки авторам, но и всех клеточных технологий в целом. С одной стороны, персонализированное тестирование лекарств может рассматриваться как научное исследование, с другой – это становится частью стратегии лечения. Кроме того, возникает вопрос о возможности масштабирования клинических исследований. Часто в таких случаях число пациентов равно одному.

Ну и, наконец, особняком стоят проблемы трансплантации органоидов. Недавно, например, была показана возможность трансплантации органоидов из стволовых клеток печени, что открывает перспективы лечения больных с тяжелыми заболеваниями печени. И тут возникает несколько принципиальных вопросов. Во-первых, объем знаний относительно этих подходов весьма невелик. Во-вторых, как раз в этом случае модели на животных мало чем помогут в доклинических исследованиях. В-третьих, очень часто использование органоидов предполагает проведение весьма инвазивных процедур. Остается нерешенной проблема контроля роста. И наконец, вся область использования предварительно выращенных органов или их зачатков сама находится в зачаточном состоянии, что может таить в себе совершенно непредсказуемые угрозы. Конечно, это проблема любой «передовой» науки, но здесь ситуация осложняется нетерпеливостью врачей, которые очень хотят применять эти технологии для лечения тяжелых клинических ситуаций. Учитывая, что в персонифицированных органоидах (например, от больных с муковисцидозом) уже проводится редактирование генома, ситуация становится все многообразнее и сложнее.

Заканчивая обзор, авторы (и их можно в этом поддержать) говорят о великолепных перспективах использования технологии органоидов в самых различных областях биомедицины. И действительно, поднятые проблемы только подчеркивают грандиозность ждущих нас перемен.

Новость подготовила © 06.02.2017 Воротеляк Е.А.