Очеловеченная мышка

Очень часто нам доводится читать новости о том, что какие-нибудь ученые изобрели лекарство или открыли молекулу, обладающую необычайной эффективностью. В лучшем случае эти новости сопровождает комментарий, что эффективность была показана на мышах с моделью заболевания.

Однако, таких «открытий» ежегодно происходят сотни, но по дороге в аптеку все эти чудодейственные средства куда-то пропадают. Куда, вы спрашиваете? На помойку, вестимо.

В статье «Подтверждено клиническими исследованиями» я рассказывал, какие этапы должен преодолеть новый препарат, чтобы стать лекарством. Так вот, из сотен молекул, показавших эффективность на доклиническом этапе исследований, до аптеки добираются считанные единицы.

клинические исследования

Остальные кандидаты слетают с трассы. Процент слетевших называется drug development attrition rates, и это большая проблема, которую обсуждают в литературе каждые 2-3 года. Проблема заключается в том, что всем очень жалко потраченного времени и денег.

Почему так происходит? В «Прощай, плоская биология» мы обсудили, почему эффекты, полученные в пробирке или в культуральной чашке, не обязательно транслируются на живой организм, тем более на организм человека.

Но ведь доклинический этап состоит не только из исследований в пробирках (in vitro), но и из исследований на животных (in vivo). У животных-то в тканях все, как на самом деле. Почему же часто так бывает, что лекарство эффективное у мышей с моделью заболевания, не помогает человеку с тем же самым заболеванием?

Ответ прост: мы с мышами – разные биологические виды, и наши системы работают очень по-разному, особенно это касается иммунных систем. Если вы, например, разрабатываете противовирусный препарат против ВИЧ-1, то вам надо как-то решить, что делать с тем обстоятельством, что мыши не заражаются этой инфекцией.

ВИЧ-1 заражает только человека, шимпанзе и гориллу. Долгое время исследования с ВИЧ проводили на шимпанзе, но в 2010 году Евросоюз запретил такие эксперименты, а с 2011 запрет вышел и в США.

Значит, все-таки мыши. Можно трансплантировать мышам иммунные клетки человека, которые, собственно, и заражает ВИЧ-1. Но если просто пересадить клетки, то организм мыши их отторгнет, то есть разовьется классическая реакция отторжения трансплантата, так как мы с мышами не совпадаем по молекулам главного комплекса гистосовместимости (у нас они называются HLA).

Как же быть? Ответ был найден в 1983 году, когда обнаружили мышей с тяжелым наследуемым иммунодефицитом. У этих мышек не работали В- и Т-клеточный компоненты иммунитета, то есть отсутствовала вся адаптивная система. Таких мышей назвали SCID-mice – Severe Combined Immunodeficiency.

В 1988 году этим мышам успешно пересадили иммунные клетки человека, и они прижились, потому что в организме мыши не было адаптивной защиты, чтобы отторгнуть их. В результате получилась гуманизированная или очеловеченная мышь – животное, содержавшее в себе функционирующие иммунные клетки человека.

Это положило начало созданию большого количества модификаций SCID моделей, настроенных под разные типы фармакологических и патофизиологических исследований.

мыши SCID

На сегодняшний день существует четыре основных модели гуманизированных мышей, если не считать трансгенных животных, которым внедрены в геном гены человека. Но про них, наверное, нужно отдельно.

мыши SCID

Модель Hu-PBL-SCID.

У человека выделяют мононуклеары периферической крови (фракция крови, содержащая лимфоциты, моноциты и дендритные клетки) и внутрибрюшинно водят их мыши с иммунодефицитом (SCID, NSG или RG животные). NSG и RG – это модификации SCID с улучшенной приживаемостью трансплантата.

Введенные человеческие клетки сохраняют жизнеспособность несколько недель, что достаточно для проведения экспериментов, и при этом даже выполняют некоторые иммунные функции. Таких животных используют для изучения патогенеза ВИЧ и поиска противовирусных лекарств.

Модель SCID-Hu.

Мышам SCID или модифицированной модели под капсулу почки пересаживают клетки человеческого эмбрионального тимуса и человеческой эмбриональной печени (содержащей гематопоэтические стволовые клетки).

В результате — под капсулой развивается органоид, напоминающий человеческий тимус, который активно продуцирует наивные человеческие Т-лимфоциты. Однако, зрелые лимфоциты практически не попадают в периферический кровоток мыши, поэтому человеческий иммунный ответ такое животное выработать не может.

Тем не менее, эту модель используют для изучения патогенеза иммунотропных вирусов человека – ВИЧ-1 и человеческого Т-лимфотропного вируса первого типа.

Модель Hu-SRC-SCID.

Эта  модель похожа на Hu-PBL-SCID, но вводят не мононуклеары периферической крови, а стволовые гематопоэтические клетки человека, полученные из костного мозга, пуповинной крови, периферической крови или эмбриональной печени.

В некоторых современных модификациях этой модели развивается полноценный человеческий лимфопоэз, сопровождающийся полным спектром иммунных функций  Т- и В-лимфоцитов, макрофагов, натуральных киллеров и дендритных клеток.

Минус этой модели заключается в том, что созревание и удаление лимфоцитов происходит в условиях мышиного тимуса, а это создает трудности для активации и выживаемости человеческих Т-лимфоцитов.

Модель BLT.

BLT означает – bone marrow, liver and thymus. Как и в модели SCID-Hu, животным пересаживают человеческий эмбриональный тимус и печень, но сверх того вводят человеческие гематопоэтические стволовые клетки.

Эта модель тоже дает полный спектр иммунокомпетентных клеток, но их образование и рестрикция происходят уже не в мышином, а в человеческом тимусе, точнее в его органоиде под капсулой почки. А это значит, что антигенная презентация контролируется человеческими регуляторами (HLA молекулы) и протекает максимально эффективно, насколько это возможно в чужом организме.

На сегодня модель BLT считают самой удачной для изучения механизмов ВИЧ-1 и скриннирования противовирусных препаратов. BLT модель позволяет не только заразить мышь ВИЧ, но и достаточно точно смоделировать иммунопатогенез этой инфекции, а значит, и правильно расставить мишени для новых препаратов.

Недавно появилась информация, что при помощи этой модели была испытана новая нанотехнологическая платформа для вакцинопрофилактики, использующая биоразлагаемые конструкции, несущие различные антигены вакцинного штамма вместе с регуляторами иммунного ответа.

На BLT-мышах было показано, что такая вакцина может создать эффективную защиту на уровне слизистой оболочки входных ворот за счет активации резидентных дендритных клеток, что до сих пор было уделом только живых вакцин.

Так, BLT-мыши, вакцинированные против Chlamydia trachomatis, получали невосприимчивость к инфекции в моделях заболеваний, вызываемых этой бактерией.

Об этой платформе я расскажу в следующем посте, а пока отмечу, что технология гуманизированных мышей будет развиваться и, скорее всего, полностью перейдет в сферу генной инженерии. В частности, потребуется перенос генов HLA в геном мыши для повышения эффективности антигенной презентации и генов, кодирующих цитокины и ростовые факторы, для поддержки всего клеточного звена.

Я думаю, что использование этой технологии позволит повысить точность предсказаний эффективности лекарств, так или иначе связанных с действием иммунной системы человека.

мыши BLT

Добавить комментарий

Такой e-mail уже зарегистрирован. Воспользуйтесь формой входа или введите другой.

Вы ввели некорректные логин или пароль

Извините, для комментирования необходимо войти.