Орегон Здоровье & Исследователи из научного университета придумали, как превратить мышь в фабрику для клеток печени человека, которую можно использовать для проверки метаболизма фармацевтических препаратов.
Метод, опубликованный в журнале Nature Biotechnology, вскоре может стать золотым стандартом не только для изучения метаболизма лекарств в печени, который помогает ученым определять токсичность лекарства. Но его также можно использовать в качестве платформы для тестирования новых методов лечения инфекционных заболеваний, поражающих печень, таких как гепатит С и малярия.
"У этого есть потенциал, если он станет простым в использовании и широко доступным, чтобы изменить способ тестирования лекарств," сказал руководитель исследования Маркус Громпе, M.D., профессор молекулярной и медицинской генетики и педиатрии Медицинской школы OHSU.
"С точки зрения стимулирования исследований, это отлично подходит для лечения малярии, для лечения гепатита, для стволовых клеток печени, для генной терапии. Это позволит применить многое из того, что происходит только с грызунами, в гораздо более клинических условиях. Так что я очень этому рад."
Арундип С. Прадхан, директор по технологиям OHSU & Офис Research Collaborations, отвечающий за передачу исследовательских открытий университета в коммерческий сектор, заявил, что рыночный спрос на открытие Громпе высок. OHSU подало заявку на патент на эту технологию и в сотрудничестве с Grompe превратило ее в стартап-компанию из Портленда под названием Yecuris в рамках университетской программы Springboard.
"Yecuris – это жизнеспособная стартап-компания, основанная на значительных разработках в OHSU," Прадхан сказал. "Продукты, разработанные Yecuris, могут облегчить одно из узких мест в разработке лекарств: тестирование лекарств на токсичность для печени."
Согласно бизнес-плану Yecuris, мировой рынок клеток печени человека, который фармацевтическая промышленность использует для тестирования лекарственных соединений-кандидатов, оценивается в 2 миллиарда долларов в год. Это потому, что печень является основным местом метаболизма лекарственных соединений.
"Химические вещества преобразуются в другие химические вещества в печени, и вы не можете предсказать, как будет преобразовано соединение, которое вы разработали в лаборатории," Громпе сказал. "Часто токсичен не препарат, а его метаболиты. Превращение лекарств невозможно предсказать с помощью каких-либо современных технологий, например компьютерных моделей. Вы действительно должны увидеть, что клетки печени делают с любым лекарством."
И клетки печени человека должны использоваться вместо клеток лабораторных животных, потому что ферменты печени, которые расщепляют эти соединения, являются видоспецифичными. "Клетки печени животных перерабатывают лекарства совершенно иначе, чем клетки печени человека," он сказал.
Еще одно препятствие для фармацевтических компаний – рынок клеток печени человека заполнен некачественными или нежизнеспособными клетками, выделенными в основном из печени человеческих трупов, оставшейся после получения высококачественной печени, необходимой для трансплантации. Кроме того, ячейки доступны только тогда, когда становятся доступны образцы, что может быть в любое время дня или ночи, и их необходимо использовать немедленно.
"Есть ряд компаний, которые берут эти остатки печени, обрабатывают их и отправляют клетки людям, которым они нужны для тестирования," Громпе сказал. "У вас нет контроля над тем, когда вы их получаете, и вы не можете контролировать качество, когда вы их получаете. Многие партии ячеек плохие, низкого качества." А клетки печени человека из живых источников трудно размножить в лабораторных тканевых культурах.
В последнее десятилетие ученые изучали, можно ли генетически сконструировать мышей и разводить их для выращивания клеток печени человека. Первые результаты с 2004 года показали, что это возможно, но мышей было трудно разводить, временное окно для трансплантации клеток печени человека мышам было узким, а печень мыши, несмотря на попытки сделать животное иммунодефицитным, часто отклоняла человеческие клетки.
В лаборатории Громпе теперь есть система, в которой эти недостатки устранены. Он создал линию мышей с тяжелым иммунодефицитом, у которых заболевание печени развивается только тогда, когда животные не получают защитный препарат под названием NTBC, позволяющий включать и выключать заболевание печени.
"Наши мыши, принимающие это лекарство, являются совершенно здоровыми, нормальными мышами, и только когда мы снимаем с них NTBC, у них возникает заболевание печени," Громпе сказал. "Это простая система, которую может создать любая исследовательская лаборатория, которая сильно отличается от того, что существует сейчас."
Фактически, согласно исследованию, клетки печени человека из репопуляционной печени мышей неотличимы от нормальных клеток печени человека. "Здоровые клетки печени человека заменяют больные клетки печени мыши," Громпе сказал. "В итоге вы получаете здоровую мышь, которая вырабатывает факторы свертывания крови человека, все белки, производимые печенью, человеческую желчь, все остальное."
Мыши также сохраняют свои уникальные черты на протяжении нескольких поколений, и каждой мыши можно имплантировать клетки печени человека не менее четырех раз. По оценке Громпе, каждый раунд имплантации может генерировать более 20 миллионов жизнеспособных клеток печени человека.
"Мы думаем, что у нас будет реальное преимущество с точки зрения качества и доступности ячеек," Громпе сказал. "У нас есть товар. Все, что нам нужно сделать, это расширить масштабы и начать продавать его всем, кто хочет его купить."
В ближайшие месяцы лаборатория Громпе разработает библиотеку клеток печени человека на основе общих вариантов метаболизма лекарственных препаратов человека. "Разные люди по-разному усваивают лекарства. Итак, мы хотим создать библиотеку клеток от разных людей, чтобы уловить часть этой изменчивости," Громпе сказал.
Источник: Oregon Health & Научный университет