Çip üzərində adam

Hazırda Almaniyada Rusiyanın iştirakı ilə eksperiment aparılır, onun nəticələri yeni dərmanların sınaqdan keçirilməsində laboratoriya heyvanlarının insan orqanizminin funksiyalarını təkrar istehsal edən qurğu ilə əvəz edilə biləcəyini göstərəcək. Belə bir əvəzetmə ideyası havadadır və bu, potensial dərmanların hüceyrə mədəniyyətlərində və heyvanlarda sınaqdan keçirilməsi üçün mövcud protokolların bir sıra məhdudiyyətlərə malik olması ilə əlaqədardır, ən azı, yüksək qiymət və aşağı proqnozlaşdırma gücü. Hal-hazırda bütün dünyada, o cümlədən Rusiyada alternativ bir yanaşma – mikrobioreaktorda preklinik sınaqlar hazırlanır. “Homunculus” (Homunculus, balaca insan – latın) adlı orqanizmin belə “imitatoru” Moskvanın BioClinicum Elmi-Texniki Mərkəzində yaradılır. BioClinicum-un baş direktoru Dmitri Saxarov mikrobioreaktorun imkanları barədə MedNovosti-yə danışıb.

Son vaxtlara qədər preklinik testlərə iki əsas yanaşma mövcud idi: hüceyrə əsaslı texnologiyalar və heyvan testləri. Hal-hazırda bütün dərmanlar əvvəlcə hüceyrə kulturalarında, sonra heyvanlarda və yalnız bundan sonra insanlarda sınaqdan keçirilir.

Hüceyrə texnologiyalarının dezavantajı nədir? Yenə də sistemsiz cavab verirlər. Onlar eyni anda yalnız bir və ya ən yaxşı halda iki hüceyrə növünü sınaqdan keçirirlər və bu hüceyrələrin dərmanlara necə reaksiya verdiyinə baxırlar – toksikliyi, bəzi hallarda – proliferativ aktivliyin azalması, diferensiallaşmaya təsiri və digər amilləri qiymətləndirirlər.

İkinci yanaşma heyvan testidir. Bəli, heyvanların sistemli reaksiyası var. Əgər hansısa maddəni, məsələn, ağızdan təqdim etsək, o, əvvəlcə bağırsağa daxil olur, bağırsaq divarları vasitəsilə sorulur, bir şəkildə emal olunur, sonra qan dövranına daxil olur, bundan sonra qaraciyərə daxil olur, burada qaraciyər fermentlərinin təsirinə məruz qalır. Metabolizm baş verir və zəhərli məhsullar yarana bilər. Amma burada problem ondadır ki, heyvanlar üzərində uğurla sınaqdan keçirilən maddələr heç də həmişə insanlarda işləmir. Əvvəlcə çoxlu sayda maddələrlə başlayırlar, 10 faizi birinci mərhələdən keçir, sonra bir faiz qalır və sonda 10 min namizəd dərmandan bir maddə bazara daxil olur. Nəticə etibarı ilə heyvanların testi çox baha başa gəlir. Məlumdur ki, hazırda bir maddəni bazara çıxarmaq bir neçə milyard dollara başa gəlir və sınaqların başlanmasından maddənin dərman kimi buraxılmasına qədər 15-20 il vaxt lazımdır.

d0a2d0bed0bdd0b5d0b2d0b8d186d0bad0b8d0b9_150x199

Aleksandr Tonevitski. Şəkil RAS saytından.

Rusiya Elmlər Akademiyasının müxbir üzvü, biologiya elmləri doktoru Aleksandr Tonevitski, BioClinicum-un elmi direktoru: Heyvanlardan insanlara bu keçid ən çətin, ən bahalı, ən mürəkkəbdir, çünki dərmanlar getdikcə mürəkkəbləşir, onlar artıq kimyəvi cəhətdən sadə molekullar deyil, onlar getdikcə daha spesifikdir. Heç bir fəsad olmayacağını təxmin etmək asan deyil. Hazırda biz müxtəlif texnologiyalar inkişaf etdiririk ki, Səhiyyə Nazirliyi müəyyən dərmanların sınaqdan keçirilməsi, onları heyvanlarla müqayisə etmək üçün Homunculus mikrobioreaktorunu (bəlkə də indiyədək paralel olaraq) tövsiyə edə bilsin.

Mikrobioreaktorun üstünlüyü nədir? Bu, müxtəlif maddələrin insan orqanlarının modellərinə təsirini öyrənə biləcəyiniz bir platformadır. Eyni zamanda bir neçə modeldən istifadə edə bilərik – dəri, qaraciyər, neyron toxuması , bağırsaqlar, böyrəklər, beləliklə sistemi modelləşdiririk.
Biz orqanların modellərini yaradırıq. Birinci yanaşma standartlaşdırılmış və dünyanın bütün laboratoriyalarında eyni olan hüceyrə xətlərindən, ikincisi isə müəyyən bir xəstədən alınan biopsiya materialındandır.

Aleksandr Rusanov. Foto NTC BioClinicum.

BioClinicum-un baş elmi işçisi Aleksandr Rusanov: birinci istiqamət toksikoloji tədqiqatdır, yəni dərman və kosmetik məhsulların sınaqdan keçirilməsidir. Dəri modelinə bir maddə tətbiq edə bilərik, onun dəriyə necə nüfuz etdiyini izləyə bilərik və onun bir şəkildə dəyişməsi mümkündür. Dərinin bu maddələri metabolizə edə bilən öz ferment sistemləri var. Sonra maddə qan dövranına daxil olur və yalnız bundan sonra qaraciyər modelinə daxil olur. Yəni, biz bu maddəni sadəcə olaraq qaraciyər modelinə əlavə etmirik, ancaq dəriyə artıq nüfuz etdikdən sonra. Yoxsa nüfuz etmədi. Və sonra, bu maddə bu şəkildə ona çatmazsa, qaraciyər üçün onun toksikliyinə nə üçün baxmaq lazım olduğu aydın deyil. Maddə nüfuz edərsə, potensial olaraq zəhərli ola bilər. Homunculus mikrobioreaktoru həmçinin xroniki toksikliyin inkişafını izləməyə imkan verir. Xroniki toksiklik testi üçün Avropa standartları ilə müəyyən edilmiş xüsusi bir müddət var – 28 gün. Biz isə mikrobioreaktorumuzda 28 gün ərzində hüceyrə modellərinin yetişdirilməsini hədəfləyirik. Bunun üçün lazım olan bütün qida mühitini vaxtaşırı dəyişdirməkdir.

Bioreaktordan çıxan mayeləri analiz edirsinizmi?

Bəli, birincisi, mədəniyyət mühitinin təhlilidir. Hüceyrələrimiz məhv olarsa, müxtəlif hüceyrədaxili fermentlər ayrılır, metabolitlərin konsentrasiyası dəyişə bilər, məsələn, laktat yarana bilər ( orqanizmin turşu-qələvi vəziyyətinin mühüm göstəricisi – M.A.), hipoksiya inkişaf edə bilər, qlikoliz siklində dəyişikliklər başlaya bilər və s. gen ifadəsinin necə dəyişdiyini, bəzi əsas zülalların məzmununun necə dəyişdiyini. Bəlkə də bütün hüceyrələr sağ qaldı, lakin onların funksiyaları əhəmiyyətli dərəcədə dəyişdi. Yaxud, məsələn, qaraciyər hüceyrələri transformasiya olunub və yağ toxuması əmələ gəlib. Bütün bunları görmək olar.
Eyni zamanda çoxlu sayda model hazırlaya bilərik və heyvanlara ehtiyac yoxdur. Burada hüceyrə modellərinin yetişdirildiyi 20 çipimiz var, onları bir gündən sonra, 5 gündən sonra, 28 gündən sonra təhlil edirik və artıq indi müxtəlif dərmanları sınaqdan keçirə bilərik.

d0bad0bbd0b5d182d0bed187d0bdd18bd0b9d0b1d0bbd0bed0ba_300x203

Homunculus mikrobioreaktoru. Foto STC BioClinicum.

Yəni bir çipdən deyil, bir dəstdən danışırıq?

Hər idarəetmə blokuna dördə qədər çip qoşula bilər. Məsələn, 10 cihazdan, yəni 40 çipdən istifadə edə bilərsiniz və eyni zamanda konsentrasiyanı və məruz qalma müddətini dəyişdirərkən müxtəlif dərmanların təsirini müşahidə edə bilərsiniz.

İkinci istiqamət fərdiləşdirilmiş tibb üçün mikrobioreaktorun istifadəsidir.

Bunun üçün Homunculus-da biopsiya materialını təhlil edirsiniz?

Bəli. Məsələn, döş xərçənginin beş növü var və onlar müxtəlif dərmanlarla müalicə olunur. Bu növləri müəyyən etmək həmişə mümkün deyil və dərman işləməyə bilər. Beş ədəd biopsiya götürüb beş və ya daha çox dərmanın təsirinə baxa, hansının sağaldığını qiymətləndirə və konkret olaraq bu dərmanla terapiya apara bilsək, insana niyə işgəncə veririk. Yəni ya təsir edəcək, ya da olmayacaq dərman qəbul etməyin.

Aleksandr Tonevitski: Hər il 50 min qadına döş xərçəngi diaqnozu qoyulur. Son iki-üç il ərzində klinisistlərlə ünsiyyət təcrübəmiz göstərdi ki, həkimlərin yüksək ixtisasına baxmayaraq, hamı sağalmır. Kobud desək, 15 faiz çox pis proqnoza malikdir, 15 faiz yaxşı proqnoza malikdir və 70 faiz “boz zonada”dır. Hormona həssas və hormona həssas olmayan şiş növləri var. İndi yeni bir dərman, xüsusən də Herceptin antikoru ortaya çıxdı. Rusiya onu 800 milyon rubla alır. Xəstələrin təxminən üçdə biri ehtiyac duyduqlarını alır, lakin xəstələrin üçdə ikisi buna ehtiyac duymur və bu, təəssüf ki, boşa xərclənmiş puldur. Ancaq əvvəlcədən düzgün strategiya seçsəniz, ən əsası, düzgün təyinat alacaq insanların sayını artıra bilərsiniz. Biz az sayda xərçəng hüceyrəsi, iynə biopsiyası ilə alınan nümunələrlə işləməyi öyrəndik. Onları bir neçə gün mikrobioreaktorda kultivasiya etməklə və bu kulturanı dərmana məruz qoymaqla istifadə olunan terapiyaya transkriptomun reaksiyası haqqında məlumat əldə etmək mümkündür. Və heç bir xərc tələb etmir. Bizim mikrobioreaktorda birdəfəlik çipin qiyməti təxminən 100 dollardır. Sonradan xərclənəcək külli miqdarda pulla müqayisədə bu heç nə deyil. Çip birdəfəlikdir. İdarəetmə blokuna ehtiyac var, lakin bu da çox bahalı yerli cihaz deyil. Beləliklə, bütün bunların klinikaya gətirilmə şansı çox vacibdir.

Mikrobioreaktor ideyası nə vaxt yaranıb?

90-cı illərdə. 2000-ci illərin ortalarında Berlin Texniki Universitetindən həmkarımız və partnyorumuz Uve Marks Almaniyada bunun üzərində işləməyə başladı. O, dostluq və peşəkar əlaqələr saxladığı BioClinicum-un elmi direktoru Aleksandr Qriqoryeviç Tonevitskinin aspirantıdır.

BioClinicum-un baş mühəndisi Yevgeni Truşkin: çiplər Almaniyada hazırlanmışdı, lakin elektronikada problem var idi. Bizim burada bir qrup mühəndisimiz var ki, onlar mikrobioreaktorun işini, o cümlədən mühitin vurulma sürətini tənzimləyən idarəetmə bloklarını yığırlar. Layihəyə əməkdaş kimi daxil olduq, lakin məlum oldu ki, bizim cihazlar almanların istehsal etdiyi cihazlardan daha yaxşıdır.

Hazırda orada böyük təcrübə gedir. Onlar mikrobioreaktoru siçanlar ilə müqayisə etmək istəyirlər. 40 çip, 40 model və 40 siçan iştirak edir. Təcrübənin məqsədi mikrobioreaktor becərmə şəraitində müəyyən bir maddənin orqanların hüceyrə modellərinə təsirini öyrənmək və nəticələri siçanlar üzərində aparılan təcrübə ilə müqayisə etməkdir.

d0b1d0bbd0bed0bad183d0bfd180d0b0d0b2d0bbd0b5d0bdd0b8d18f_300x224

İdarəetmə bloku. Foto: STC BioClinicum.

Bu Berlin təcrübəsində hansı dərmanlardan istifadə olunacaq?

Şəkərli diabet xəstələrini müalicə etmək üçün istifadə edilən və potensial hepatotoksik olduğu üçün bazardan çıxarılan troglitazon adlı bir dərmanı bilirəm. Hətta artıq mikrobioreaktorda, dəri və qaraciyər modelində sınaqdan keçirilib. Dəriyə təsir etmədiyi güman edilir, ancaq qaraciyərdə, ilk üç günlük müşahidələrin göstərdiyi kimi, apoptotik hüceyrələrin sayı artır və müxtəlif genlərin ifadəsi dəyişir. Deyəsən bəli, qaraciyərə təsir edir. Ancaq bunlar ilkin sınaqlar idi. İndi bir ay müddətində uzunmüddətli təcrübəyə başlamaq istəyirlər.

Bu sistem sayəsində hər hansı bir dərman namizədinin bazara çıxdığını və ya heç olmasa klinik sınaqlara yaxınlaşdığını söyləmək mümkündürmü?

Hələ yox. Amma qeyd edim ki, iki il əvvəl Avropada bəzi növ heyvanlar üzərində sınaqlar qadağan edilmişdi. Bu halda, yeni maddələrin testçiləri üçün yalnız hüceyrə modeli qalır. Dediyim kimi, hüceyrələr qeyri-sistem cavab verir. Mən və bir çoxları əminik ki, mikrobioreaktorlar siçanları əvəz edəcək, çünki onlar siçan hüceyrələri deyil, insan hüceyrələridir və sistemli reaksiya var və siz bir anda bir neçə modelə baxa bilərsiniz.
Avropada heyvanlar üzərində sınaqların bəzi növləri artıq qadağan edilib. Rusiyada yəqin ki, qadağan edəcəklər, amma sonra. Biz hələ də Avropaya baxırıq və ekoloqlar və “yaşıllar” hamısı buradadır.

Amerikada, ümumiyyətlə, biotibbi institutlarda heyvanların həddindən artıq əziyyət çəkməməsi üçün testlərin gedişatına nəzarət edən xüsusi bir işçi heyəti var.

Amerikada, yeri gəlmişkən, bu sahədə, mikrobioreaktorlar baxımından geriləmə var idi. Amma 2012-ci ilin ortalarında bunun üçün həm DARPA, həm də NIH tərəfindən külli miqdarda vəsait ayrıldı və onlar təcili olaraq bizə çatmağa çalışırlar. Hələ yarım addım geridədirlər, amma deyəsən, yetişəcəklər. Biz öz sistemlərimizi inkişaf etdiririk, onlar öz sistemlərini inkişaf etdirirlər.

Yevgeni Truşkin: mikrobioreaktor iki moduldan ibarətdir. Birincisi, hüceyrələrin becərildiyi və onların fizioloji və funksional vəziyyətini müəyyən etmək üçün əsas sensorların yerləşdiyi birdəfəlik hüceyrə blokudur. İkincisi, hüceyrə blokunun parametrlərini (qidalı mühitin temperaturu, sürəti və dövriyyə yolu), həmçinin dəyişdirilə bilən hüceyrə blokunda yerləşən sensorlardan gələn siqnalların ilkin işlənməsini (əsas hüceyrə metabolitlərinin konsentrasiyasını təyin edən) dəstəkləyən və tənzimləyən idarəetmə blokudur. İdarəetmə bloku mikrobioreaktoru idarə etmək üçün xüsusi hazırlanmış proqram təminatı ilə istifadə olunacaq fərdi kompüterə qoşulmaq imkanına malik olacaq, həmçinin hüceyrələrin becərilməsi prosesi zamanı alınan məlumatları təhlil edib şərh etmək və onların əsas parametrlərini müəyyən etmək imkanına malik olacaq.