Лекарства должны быть безопасными не только для пациентов; в случае беременных пациенток лекарства также должны быть безопасными для будущих детей, еще находящихся в утробе матери. Поэтому на ранней стадии разработки новых лекарств вещества-кандидаты тестируются в чашке Петри на эмбриональных стволовых клетках из линий клеток мыши. Это сделано для того, чтобы не допустить, чтобы эффект повреждения эмбрионов был замечен только на более поздней стадии во время тестов на беременных мышах.

Однако эти тесты на культуре клеток представляют собой сильно упрощенную версию того, что происходит в матке. Исследователи просто добавляют тестовый материал к культуре эмбриональных стволовых клеток в чашке Петри и могут идентифицировать вещества, которые оказывают прямое неблагоприятное воздействие на эмбриональные клетки. Напротив, в организме беременной женщины активные фармацевтические ингредиенты могут быть изменены метаболизмом матери и попадать в кровоток эмбриона через плаценту. Более того, стандартные тесты на культуре клеток не могут обнаружить вещества, которые имеют косвенное влияние на эмбрион, например, в том смысле, что они мешают функционированию плаценты или вызывают стрессовые реакции.

Чип с разными типами ячеек

Исследователи из Департамента биосистем, науки и техники ETH Zurich в Базеле разработали лабораторный тест, который учитывает роль плаценты в оценке эмбриотоксичности. Для этого Джулия Боос, докторант в группе профессора ETH Андреаса Хирлеманна, и ее коллеги разработали новый чип. Эта микросхема содержит несколько отсеков, связанных между собой миниатюрными каналами. На этом чипе ученые объединили плацентарные клетки человека, взятые из клеточных линий, со сфероидами микротканей, полученными из линий эмбриональных стволовых клеток мыши, известных как «эмбриональные тельца», которые отражают раннее развитие эмбриона. Тестируемые вещества сначала сталкиваются со слоем плацентарных клеток, который они должны пройти, прежде чем достичь эмбриональных клеток, тем самым воспроизводя ситуацию внутриутробно.

Между прочим, эти эксперименты не дают жизнеспособных эмбрионов. Эмбриональные клетки клеточных линий претерпевают только самые первые шаги эмбрионального развития в течение десяти дней.

Тест обнаруживает косвенное повреждение

Чтобы продемонстрировать работу нового теста, исследователи использовали микрочастицы, которые не повредили эмбриоидные тела при прямом контакте. Однако с новым тестом, который также включает плацентарные клетки, ученые наблюдали потенциальный косвенный побочный эффект. Хотя плацентарным клеткам удавалось удерживать микрочастицы, то есть частицы не попадали в эмбриональные клетки, плацентарные клетки демонстрировали заметную стрессовую реакцию.

Теперь исследователи хотели бы продолжить разработку своей системы с учетом более подходящих пластиковых материалов. Также возможно использование линий стволовых клеток человека вместо клеток мыши для формирования эмбриоидных тел в будущем. «Есть существенные различия между лабораторными животными и людьми, особенно с точки зрения эмбрионального развития и процессов, происходящих в плаценте», — говорит Боос, продолжая: «Из всех органов плацента — это то место, где различия между видами наиболее выражены. «

Группа стремится создать новый тест, который также будет легко использовать в фармацевтической промышленности. Возможность обнаруживать и устранять вредные для эмбриона вещества на ранней стадии разработки лекарств означает, что в исследованиях in vivo на животных впоследствии будет проверяться меньшее количество веществ .