Чому саме миші стали головними піддослідними у медицині та чи є їм заміна?

Мабуть, щодня ми пишемо новини про дослідження, які провели на лабораторних мишах. При цьому більша частина з них стосується, як не дивно, вивчення захворювань людини. Як так сталося, що людські хвороби вчаться лікувати на тваринах? Хіба можна екстраполювати результати дослідів, проведених на мишах, на людей? І чи не можна зробити дослідження гуманнішими, наприклад, замінивши тварин на вирощені людські тканини чи органи? Ми вирішили роз’яснити роль мишей у проведенні біомедичних досліджень.

Питання зручності

Миші не єдині тварини, що використовуються в біомедичних дослідженнях, але вони одні з найзручніших. Їхні маленькі розміри не потребують багато місця для утримання – кілька десятків гризунів комфортно поміщаються в невеликому приміщенні лабораторії. Через малі розміри миші їдять небагато. Будучи всеїдними, їхній раціон не вимагає дорогих продуктів – вони легко живуть на кормах із доступних зерен, горіхів та інших рослинних і тваринних продуктів.

За комфортних умов миші мають високу плодючість, тому ніколи не бувають дефіцитними. У лабораторних умовах вони живуть до двох-трьох років (вдвічі довше, ніж у дикій природі), що дозволяє зручно вивчати цілі покоління.

Ці властивості роблять мишей економічно вигідними для лабораторних досліджень. Науковці використовують їх у дослідах понад два століття, тому миші стали найбільш вивченими тваринами, що робить їх ще привабливішими для подальших досліджень.

Такі різні та схожі водночас

Як миші допомагають зрозуміти людський організм? На перший погляд, миша і людина зовсім не схожі. Але в деталях картина інша. Анатомія мишей і людей, як ссавців, дуже подібна: у нас по дві легені та нирки, чотирикамерне серце, печінка та багато інших спільних органів. Схожа й наша фізіологія – як саме ці органи і системи взаємодіють в організмі. За потреби мишей можна зробити ще більш схожими на людину, трансплантувавши їм людські клітини чи тканини.

Подібності двох видів зумовлені тим, що близько 99 відсотків генів цих гризунів мають еквіваленти у людському геномі. Це дозволяє вивчати на них механізми виникнення генетичних захворювань. Розвинена генна інженерія допомагає вибірково вимикати, вилучати чи додавати гени, або навіть створювати мишей із людськими варіантами генів. Це допомагає виявити роль окремих ділянок генетичного коду у виникненні хвороби та створювати генномодифікованих тварин із наявними хворобами чи схильністю до них.

Тестування нових ліків та методів лікування не дозволено проводити одразу на людях. Спочатку необхідні доклінічні дослідження на модельних тваринах. Тут стають у пригоді штучно виведені лінії лабораторних мишей, які вже мають потрібну хворобу. Головне завдання цього етапу – виявлення можливої токсичності чи небезпечності терапії та механізму її дії. Якщо після введення потенційного препарату піддослідні не відчувають покращення чи навіть помирають, очевидно, не варто застосовувати його для людей.

Миші — не заміна людям

Хоча миші мають багато спільного з людьми, вони не можуть повністю замінити людські дослідження. Вагомий недолік досліджень на мишах – їхня генетична однорідність через спільне походження. Це допомагає контролювати експеримент, але не відображає генетичного різноманіття людської популяції. Тому препарати, ефективні для мишей, можуть допомагати лише деяким пацієнтам. Також на результати впливають умови утримання лабораторних мишей та їхній добробут.

Відкриття на мишах важливі – вони дають краще розуміння проблеми, і більшість базових знань з біології отримані завдяки дослідам на тваринах. Однак не забуваймо, що люди та миші належать до різних видів, і не завжди можна провести між ними паралель.

Життя під наглядом

Як живеться піддослідній миші? Відверто кажучи, тварини часто страждають під час експериментів. Їм можуть вводити токсичні речовини для визначення безпечної дози, спричиняти хвороби чи травми, проводити хірургічні втручання, а в кінці дослідження часто умертвляють для дослідження тіл.

Проте це відбувається не через байдужість вчених, а через відсутність альтернатив. Дослідники більшості країн дотримуються міжнародних рекомендацій та законодавчих вимог щодо проведення дослідів над тваринами. В Україні діє низка законодавчих актів із захисту лабораторних тварин, що регулюють доцільність використання тварин, умови їх утримання, проведення болісних процедур, догляд та методи гуманної евтаназії. За дотриманням вимог стежать комітети з питань біоетики.

Загалом вимоги базуються на принципі трьох «R», сформульованому в 1959 році:

Reduction («зменшення») – використання мінімальної кількості тварин для отримання статистично значущих результатів.
Refinement («вдосконалення») – забезпечення найкращих умов життя для піддослідних, мінімізація дискомфорту, обов'язкове знеболення при болючих маніпуляціях.
Replacement («заміна») – надання переваги дослідам in vitro, комп'ютерному моделюванню та неінвазивним методам, а за неможливості – використання тварин простішої будови.

Пізніше додали вимогу оцінювання шкоди та користі дослідження перед його початком. Якщо очікувані результати несуттєві або страждання тварин непропорційні, етичні комісії можуть заборонити дослідження.

Вчені намагаються вдосконалювати методи досліджень, щоб уникнути використання тварин, а коли це неможливо – зменшити їхні страждання. Часто ці зусилля зумовлені дотриманням четвертого «R» – respect («повага») до лабораторних тварин, завдяки яким стає можливим рятувати людські життя.

Сучасні альтернативи

Чи необхідно сьогодні використовувати тварин як піддослідних? Адже ми маємо потужні комп'ютери для моделювання та прогнозування, а також вирощуємо окремі тканини та органи людей.

Комп'ютери справді допомагають у дослідженнях, дозволяючи швидко обробляти величезні обсяги даних. Але для розрахунків комп'ютер потребує базової інформації, яку можна отримати лише вивчаючи живі організми.

Дослідження з використанням людських клітин і тканин проводяться і дають цінні знання, іноді передуючи дослідам на тваринах. Вони допомагають зрозуміти процеси всередині клітин та їхню взаємодію. Наприклад, препарати проти раку часто спочатку перевіряють на пухлинах у чашках Петрі для вивчення механізму дії. Повноцінних вирощених органів ще немає, хоча ми близькі до їх створення. Наразі вчені вирощують органоїди – мініатюрні спрощені структури, що нагадують справжні органи. Це важливе досягнення, але для повної картини необхідно знати, як ураження одного органу впливає на весь організм, що можливо лише в дослідах на живих тваринах та людях.

Найкращі результати отримують при поєднанні різних методів – комп'ютерних технологій, дослідів на людських тканинах, тваринах та людях. На жаль, ми ще не скоро зможемо відмовитися від використання піддослідних тварин.

Серед зоозахисників часто зустрічаються радикальні погляди, наприклад, пропозиції використовувати замість тварин ув'язнених злочинців. Але навіть відкинувши етичний аспект, це навряд чи реалізовно. Для досліджень підбирають тварин з конкретними характеристиками. Наприклад, вивчаючи прогерію, вчені використовують модельних мишей із цією хворобою. А скільки ув'язнених із таким діагнозом? Зібрати достатню кількість людей для дослідження, що відповідала б потрібним критеріям – надто складно, не кажучи вже про вартість утримання, тривалість життя та інші обмеження.

Не лише миші

Миші – популярні, але не універсальні піддослідні тварини. Іноді їхні малі розміри ускладнюють маніпуляції, тож їх замінюють пацюками, хом'яками або кроликами. У деяких країнах перед випробуваннями на людях дослідження мають провести, окрім гризунів, ще й на іншому виді ссавців. Нерідко піддослідними стають свійські тварини – свині або вівці. Вони дорогі й не підходять для масових дослідів, але кількох буває достатньо, наприклад, при тестуванні апаратів для обстеження людей.

Вченим можуть знадобитися навіть коти та собаки. Вони більше споріднені з людьми і страждають від багатьох тих самих захворювань. Однак вони непопулярні в дослідах через етичні міркування. Те саме стосується деяких приматів, які найбільш анатомічно, фізіологічно та генетично подібні до людей.

Для вивчення життєвих процесів часто вибирають плодових мушок, міліметрових круглих червів чи невеликих рибок даніо-реріо. Ці тварини допомагають краще зрозуміти механізми спадкування, розвитку та старіння.

У науці використовуються десятки різних видів тварин, але дослідників не варто вважати жорстокими. Якщо дослідження можна провести без тварин, вони так і роблять (зрештою, піддослідні завжди означають додаткові витрати). Дослідники такі ж люди, як і ми, і не бажають шкодити живим істотам. Саме вчені працюють над створенням гідних альтернатив експериментам на тваринах.

Про мишей і людей. Чому людські хвороби вивчають на мишах?