Медицина
Медицина

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

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 інтерпретувати 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.

GIPHY

GIPHY

Питання зручності

Миші далеко не єдині тварини, що використовуються в біомедичних дослідженнях. Але вони одні з найзручніших, що частково пояснило їхню популярність. Миші мають маленькі розміри, отже для їхнього утримання не потрібно багато місця. Кілька десятків гризунів цілком комфортно можна поселити в невеликому приміщенні лабораторії. Із розмірів випливає ще одна вигода — миші їдять мало. Позаяк ці гризуни є всеїдними, а їхній раціон не вимагає включення чорної ікри чи макадамії, то вони спокійно живуть на кормах із доступних повсюди зерен, горіхів та інших рослинних і тваринних продуктів.

За комфортних умов миші мають високу плодючість, отже вони не бувають дефіцитними. Крім того, у лабораторних умовах вони живуть до двох-трьох років (що все ще вдвічі більше, ніж у дикій природі), тому можна зручно вивчати цілі покоління тварин.

Перераховані властивості роблять мишей відносно економічно вигідними для лабораторних досліджень. Для науковців питання фінансування завжди болюче, тож гризунів вони використовують у дослідах вже понад два століття. Через це миші стали чи не найбільш вивченими тваринами, що знову ж робить їх привабливішими для вчених.

Такі різні та схожі водночас

Проте як вони допомагають зрозуміти людський організм? Якщо помістити поруч один з одним мишу та представника Homo sapiens, ми впевнено і справедливо вкажемо, що ці дві істоти не схожі. А якщо вдатися в деталі, то картина видається зовсім іншою. Анатомія мишей і людей, що обоє є ссавцями, дуже схожа: у нас по дві легені та нирки, є чотирикамерне серце, печінка та багато інших спільних органів і їх систем. Так само подібна й наша фізіологія, тобто як саме ці органи й системи взаємодіють в організмі. А за потреби зробити мишей ще більш схожими на людину їм також можуть трансплантувати людські клітини чи тканини.

Spencer Phillips / EMBL-EBI

Spencer Phillips / EMBL-EBI

Подібності двох видів обумовлені тим, що близько 99 відсотків генів цих гризунів мають еквіваленти у людському геномі. Тому можна вивчати на них механізми виникнення генетичних захворювань. У цьому неабияк допомагає і генна інженерія, що особливо добре розвинена щодо цих тварин. Завдяки їй можна вибірково вимикати, вилучати чи додавати гени, або навіть створити мишей із людськими їх варіантами. Це допомагає виявити роль окремих ділянок генетичного коду у виникненні хвороби та створювати генномодифікованих тварин вже з наявними хворобами чи схильністю до них.

Тестування нових ліків та методів лікування не дозволено проводити одразу на людях. Перед цим необхідно здійснити доклінічні дослідження, що зазвичай проводяться на модельних тваринах. Тут неабияк стають в пригоді штучно виведені лінії лабораторних мишей, які вже мають хворобу, лікування якої шукають. Головним завданням цього етапу тестування є виявлення можливої токсичності чи небезпечності досліджуваної терапії, а також механізму її дії. Якщо після введення потенційного лікарського препарату піддослідні не відчувають покращення чи навіть помирають, то, ймовірно, не варто поспішати лікувати ним людей.

Миші — не заміна людям

Попри те, що миші справді мають багато спільного у своїй біології з людьми, вони не можуть повністю замінити досліди на людях. Вагомим недоліком досліджень, проведених на мишах, є те, що тварини в них зазвичай є надто генетично подібними, оскільки мають спільне походження. З одного боку це допомагає краще контролювати експеримент, а з іншого — зовсім не схоже на дуже різноманітну в генетичному плані людську популяцію. Тож препарати, які спрацювали на мишах, можуть виявитися далеко не такими дієвими в людей і, приміром, допомагати лише кожному восьмому пацієнтові. А ще на результати дослідження можуть впливати умови утримання лабораторних мишей та їхній добробут.

Відкриття, зроблені на мишах, достойні уваги — вони дають краще розуміння певної проблеми, і більшість базових знань біології (зокрема, людини) отримані завдяки дослідам саме на тваринах, а не людях. Однак не забуваймо, що люди та миші, все ж належать до різних видів організмів і не завжди можна провести між ними паралель.

Життя під наглядом

Як це, бути піддослідною мишею? Відверто кажучи, здебільшого тварини все ж страждають під час проведення над ними експериментів. Їм можуть вводити токсичні речовини, щоб визначити, яка доза є безпечною, викликати хвороби чи каліцтва, проводити хірургічні втручання, а в кінці дослідження дуже часто їх умертвляють, щоб дослідити тіла.

Але все це робиться не тому, що вчені не хочуть піклуватися про своїх піддослідних, а тому, що по-інакшому не вийде. Дослідники більшості країн світу дотримуються міжнародних рекомендацій проведення дослідів над тваринами та вимог, встановлених на законодавчому рівні самих держав, зокрема в Україні діє низка законодавчих актів по захисту лабораторних тварин. Вони стосуються оцінювання доцільності використання тварин у дослідах взагалі, умов утримання тварин, які повинні відповідати їхнім видовим потребам, проведення болісних процедур та догляду за тваринами після цього, методів гуманної евтаназії. За дотриманням вимог стежать комітети й комісії з питань біоетики.

D-Keine / iStock

D-Keine / iStock

Загалом вимоги можна звести до сформульованого ще в 1959 році зоологом Вільямом Расселом та мікробіологом Рексом Берчем принципу трьох «R». Reduction (“зменшення”) — при проведенні експериментів необхідно використовувати мінімальну кількість тварин, яка дає змогу отримати статистично значущі результати. Refinement (“вдосконалення”) — дослідники повинні забезпечити найкращі можливі умови життя для піддослідних тварин, проводити процедури так, щоб завдавати найменшого дискомфорту, з обов’язковим використанням знеболення при болючих маніпуляціях. Replacement (“заміна”) — віддавати перевагу проведенню дослідів in vitro, комп’ютерному моделюванню та іншим неінвазивним методам, а якщо без тварин не обійтися, то за можливості залучати таких, які мають простішу будову, приміром, безхребетних. Пізніше принцип доповнили пунктом про обов’язкове оцінювання шкоди та користі дослідження ще перед початком його проведення. Якщо очікувані результати дослідження несуттєві, або страждання піддослідних тварин непорівнянні з ними, етичні комісії можуть не дати дозволу на його проведення.

Тож вчені намагаються покращувати методи проведення дослідів, щоб уникнути необхідності використання тварин, а коли це неможливо — докладають зусиль, щоб завдати їм якомога менше страждань, стресу та болю. Часто ці мотиви випливають із дотримання науковцями ще й четвертого “R” — respect (“повага”), що полягає у прояві поваги до лабораторних тварин, завдяки яким стає можливим рятувати та покращувати життя.

Сучасні альтернативи

А взагалі обов’язково використовувати тварин як піддослідних у наш час? Ми маємо надпотужні комп’ютери, здатні моделювати та прогнозувати, а також вирощуємо окремі тканини та органи людей.

Звісно, комп’ютери неабияк допомагають проводити дослідження, а часто є навіть необхідними. Вони дають змогу за короткий час проводити обчислення величезної кількості даних, на що в людини пішли б довгі роки. Але у цьому й криється їхній недолік. Щоб зробити розрахунки, комп’ютер повинен отримати відповідну базову інформацію. Якщо мова йде про біомедичні дослідження, то накопичити потрібну кількість даних можна лише вивчивши попередньо живі організми.

Досліди з використанням людських клітин та тканин насправді проводяться і дають цінні знання, інколи вони передують дослідам на тваринах. Такі дослідження дають змогу зрозуміти процеси, що відбуваються всередині клітин або взаємодію між ними. Так, препарати проти раку часто спершу перевіряють на злоякісних пухлинах в чашках Петрі, щоб дослідити механізм дії сполуки. А повноцінних вирощених в лабораторіях органів поки що немає, хоча ми близькі до їхнього створення. Зараз науковці можуть вирощувати органоїди — мініатюрні та спрощені багатоклітинні структури, що нагадують будовою справжні органи. Це теж вагоме досягнення, оскільки органоїди допомагають вивчати хвороби людини. Але, знову ж, для повної картини необхідно знати, як, приміром, враження одного органу впливає на весь організм. Це можна зробити лише в дослідах на живих тваринах та людях.

Jakkel / Pexels

Jakkel / Pexels

Найкращі результати вчені отримують тоді, коли вивчають питання за допомогою поєднання різних методів — комп’ютерних технологій, дослідів на людських тканинах, тваринах та людях. І, на жаль, ми ще не скоро зможемо відкинути ідею піддослідних тварин як застарілу та негуманну.

Водночас серед зоозахисників часто зустрічаються люди з радикальними поглядами на використання тварин в науці, які радше піддали би дослідам ув’язнених злочинців. Та навіть якщо відкинути етичний бік питання, задум навряд чи можна реалізувати. Як зазначалося, для досліджень ретельно підбирають піддослідних тварин. Якщо вчені хочуть вивчити механізми прогресування прогерії, то вони зможуть використати в дослідах стільки модельних мишей із хворобою, скільки їм необхідно для отримання достовірних результатів. А скільки ув’язнених з таким діагнозом? Зібрати достатню кількість злочинців для будь-якого біомедичного дослідження, що відповідала би потрібним критеріям, як миші, — надто складно. Не говорячи вже про вартість їхнього утримання в лабораторних умовах, тривалість життя, неможливість вивчення протягом кількох поколінь та ще багато інших обмежень.

Не лише миші

Миші є дуже популярними піддослідними тваринами, але не універсальними. Інколи їхні малі розміри ускладнюють проведення маніпуляцій, тож їх замінюють, наприклад пацюками, хом’яками або кроликами. У деяких країнах перш ніж перейти до випробувань на людях, їх мають провести, окрім гризунів, ще на якомусь виді ссавців, що гризуном не є. Нерідкісними є випадки, коли піддослідними стають навіть такі свійські тварини як свині або вівці. Вони дорогі та їх не залучиш до дослідів у великій кількості, однак навіть кількох таких тварин буває достатньо. Наприклад, якщо тестують якийсь апарат для обстеження людей.

Ученим можуть стати в пригоді навіть коти та собаки. Вони ще більше споріднені з людьми та страждають від багатьох таких захворювань, що й ми. Однак вони не популярні в дослідах, зокрема, через етичні переконання. Це ж стосується деяких приматів, які найбільше схожі анатомічно, фізіологічно та генетично на людей.

Для вивчення життєвих процесів може бути достатнім вибрати піддослідними тваринами й плодових мушок, міліметрових круглих червів чи невеликих рибок даніо-реріо. Ці тварини допомагають краще зрозуміти механізми спадкування, розвитку та старіння.

Насправді в науці використовуються десятки різних видів тварин, але не варто вважати дослідників жорстокими мучителями. Якщо якесь дослідження можна провести без використання тварин, вони так і вчиняють (зрештою, піддослідні завжди супроводжуються ще й додатковими витратами). Дослідники такі ж люди як ми, і так само не бажають завдавати шкоди живим істотам. І це саме вчені працюють над тим, щоб винайти гідні альтернативи експериментам над тваринами.