Ученые Международного научного центра SCAMT Университета ИТМО разработали тест-систему на основе листьев растений для мониторинга свойств лекарственных нанопрепаратов. Разработка поможет значительно сократить количество испытаний на животных. Результаты исследования опубликованы в журнале Nano Letters.

Подбор эффективной модели тестирования нанофармацевтических препаратов — одна из сложнейших задач, стоящая сегодня перед учеными. Тест-система должна быть максимально похожа на часть организма, на которую нацелены исследователи (например, на сосудистую систему), и быть доступной для наблюдений за действием вещества. Существующие платформы на основе клеточных и тканевых структур не способны представить всю сложность живого организма. Для этих целей также используют микрофлюидические чипы, где в пленке материала продавливают каналы, имитирующие сосудистую систему. Однако по составу и физическим параметрам они далеки от реальных биологических объектов, требуют долгой и дорогостоящей подготовки и могут искажать результаты исследований.

«Несмотря на перспективность нанофармацевтики, большое количество публикаций и доклинических исследований, до сих пор недостаточно результатов, показывающих массовую трансляцию препаратов в реальную практику. Запрос на разработку тест-систем, имитирующих проведение испытаний в живых организмах, сегодня крайне высок. Любая попытка переместиться на новые модели приближает нас к прорыву и помогает сократить огромное число лабораторных животных», — объясняет Владимир Виноградов, соавтор статьи, профессор химико-биологического кластера ИТМО.

С учетом недостатков традиционных моделей ученые разработали тест-систему на основе листа шпината. Каркас устройства — проводящая сеть листа, из которой удалены все клеточные компоненты, кроме самих стенок. Платформа полностью состоит из целлюлозы, вещества, придающего растительным тканям большую механическую прочность и устойчивость формы по сравнению с животными. Полученная система совпадает по диаметру и разветвлению с артериолами и капиллярами мозга человека, что позволяет использовать ее для тестирования как традиционных, так и нанофармацевтических препаратов.

Тест-система уже была испытана в качестве модели тромбоза. В тестовые сосуды платформы ученые поместили модельный тромб. Затем с помощью магнитного поля они направили в закупоренную зону наночастицы с лекарственным препаратом, активизирующим растворение сгустка. Так им удалось успешно избавиться от тромба и продемонстрировать эффективность платформы. Следующий этап проекта — заселить целлюлозные каркасы непосредственно человеческими клетками таким образом, чтобы тест-система стала еще более правдоподобной имитацией человеческих сосудов.

«Нам важно привлечь внимание научного сообщества к нерациональному использованию лабораторных животных. Сейчас достаточно протестировать новое соединение на клетках и сразу запускать тесты на живых существах. Я считаю, что это неправильно. Нужен промежуточный этап, который отправит многие компоненты на доработку и сохранит жизнь многим животным. Возможно, каркасы из растений как раз и станут этим шагом», – заключила Александра Предеина, соавтор статьи, сотрудник факультета биотехнологий ИТМО.

Исследование реализовано при поддержке Российского научного фонда.