Мифы о доклинических исследованиях, или Как доклиника спасала макак от голода, пекла печенье и убегала от погони
Есть этап в разработке лекарств, который проходят все молекулы, прежде чем попасть к человеку. Сначала их проверяют в пробирке, потом — на животных. Это доклинические исследования. Здесь решается, пойдет ли молекула дальше в клинические исследования на пациентах или разработка остановится.
Со стороны может показаться, что это спокойная размеренная работа в лаборатории с животными. Но на самом деле здесь наука встречается с этикой, творчество — с логистикой, а иногда все это превращается в историю, похожую на сценарий боевика: с погонями, таможней и спасением живых существ. И здесь же решается судьба будущего лекарства.
Мы поговорили с Яковом Устюговым, директором Департамента доклинических исследований BIOCAD, кандидатом биологических наук, и попросили его показать доклинику с той стороны, о которой обычно не рассказывают. Получилось четыре мифа и примеры, которые их развенчивают. Еще больше историй — в нашем подкасте «За чашечкой Петри».
Миф #1. «Испытания на животных — это негуманно и жестоко»
Правда: в доклинических исследованиях к животным стараются относиться максимально бережно и обеспечивать комфортные условия. Это неотъемлемая часть работы и одновременно условие того, чтобы результаты эксперимента были достоверными.
В основе работы с животными лежит принцип 3R, сформулированный еще в 1959 году: replacement (замена), reduction (сокращение), refinement (усовершенствование).
Принцип замены — это когда мы можем обойтись без животных или взять наименее сложно устроенную систему, которая отвечает условиям эксперимента. Если можем отказаться от примата и взять собаку — берем собаку. Если можем вместо собаки взять крысу — берем крысу. Если можем заменить крысу мышью — выбираем мышь.
Второй принцип — сокращение. Он не про то, чтобы взять меньше животных любой ценой, а про то, чтобы взять минимально необходимое количество, которого хватит для корректных результатов исследования.
Мы должны взять то минимально необходимое количество животных, которое позволит получить корректные статистические данные. Если мы возьмем меньше, то нарушим тот же самый принцип: не сможем провести статистический анализ — и эксперимент придется повторять. Так мы не сэкономим животных, а, наоборот, увеличим их количество.
Третий принцип — усовершенствование. Это про качество жизни животных в эксперименте: обезболивание, обогащение среды и групповое содержание.
Мы должны обеспечить качество жизни животных в эксперименте. Манипуляции, которые могут причинять боль, всегда обезболиваются. Сюда же относится обогащение среды: животные находятся в максимально комфортных условиях, близких к их естественной среде обитания. А если в природе животные живут группами, то и в эксперименте негуманно содержать их поодиночке.
Ученые стараются учитывать множество деталей. Например, следят за тем, чтобы с животными контактировали одни и те же сотрудники: животные различают людей по запаху, и «смена состава» может повлиять на их поведение и, как следствие, на результаты эксперимента.
Но жестокость — это не просто про неудобства и неприятные процедуры. Так где же проходит граница между необходимым и жестоким?
Если мы говорим о жестокости, то это причинение страданий без цели. Здесь же совершенно другая ситуация: у исследований цель есть, но страданий мы стараемся избежать. Это стало общемировой нормой, когда качество жизни экспериментальных лабораторных животных обеспечивается на должном уровне.
А еще животные — живые существа со своим поведением и социальными связями. Иногда они ведут себя совсем не так, как предписано протоколом. Но в любых ситуациях ученые бережно к этому относятся и стараются найти подход. И иногда им в этом помогают… другие животные.
На тот момент мы планировали, но еще не начали исследование на макаках. А надо сказать, что это достаточно умные и сообразительные существа. Если макака один раз увидела, как человек закрывает клетку, и если это не замок, а, предположим, проволока, то она спокойно эту проволоку размотает или даже подденет ею язычок замка и выйдет по своим делам.
Однажды самец макаки сбежал. Зная, что его будут искать, он залез в промежуток между клеткой и крышей — туда, куда человек не проберется. Все дни он сидел там и выходил только по ночам. Но есть хочется, пить хочется. И тут его выручила самочка другого вида, яванская макака. Она собирала корм и приносила ему на крышу. Так он и питался, пока его в итоге не вернули. Такая вот история любви между двумя макаками.
Миф #2. «Препарат работает одинаково у всех живых существ»
Правда: лекарство действует не на весь организм сразу, а на конкретную мишень — молекулу или ее участок. Но у разных видов эта мишень устроена по-своему, поэтому один и тот же препарат может работать у животного и не работать у человека.
Для моноклональных антител это особенно критично. Препарат нацелен не на весь организм, а на конкретную мишень. И если у животного она устроена иначе, препарат просто не свяжется с ней. Мы не увидим ни токсичности, ни эффективности — просто потому, что ему не за что зацепиться. Поэтому для каждого препарата мы подбираем такой вид животных, у которого мишень совпадает с человеческой. И это чаще всего нечеловекообразные приматы.
Насколько это неочевидная вещь, показывает курьезный случай, который произошел в компании, когда она выпустила препарат для лечения неходжкинских В-клеточных лимфом.
Однажды в компанию позвонил человек и попросил выдать ему ритуксимаб, чтобы подлечить кошечку с B-клеточной лимфомой. Ему объясняли, что препарат-то, конечно, есть, но кошечке он не поможет. Человек усиленно настаивал на своем: «Ну вам что, жалко, что ли? Дайте лекарство, а вдруг поможет?» Абсолютно точно не поможет. Здесь надо четко понимать, что на определенных видах это просто не будет работать.
Есть примеры серьезнее — и они изменили всю отрасль.
В 2006 году препарат TGN1412 одной из фармкомпаний проходил клинические исследования. Лекарство ввели — и у шести добровольцев развилась настолько тяжелая реакция, что они оказались в реанимации с цитокиновым штормом. Причем на приматах нежелательных реакций не наблюдалось. Доза, которую вводили человеку, была в 500 раз меньше, а мишень CD28 — совпадала. Но распределение CD28 на субпопуляциях Т-лимфоцитов у человека и у приматов оказалось разным: Т-клетки памяти приматов не несут на своей поверхности CD28, в отличие от клеток человека.
После этого случая для серьезных биотерапевтических препаратов изменился подход к расчету первой дозы. Раньше отталкивались от NOAEL (No Observed Adverse Effect Level) — максимальной дозы, которая не вызывала нежелательных эффектов у животных. От нее шли вниз, с запасом, чтобы получить безопасную стартовую дозу для человека. Но, как показал случай с TGN1412, для сложных препаратов, действующих на иммунную систему, этот ориентир оказался ненадежным. Тогда стали использовать MABEL (Minimum Anticipated Biological Effect Level) — минимальную дозу, которая, как ожидается, окажет легкое биологическое действие. Логика перевернулась: теперь при расчете дозировки шли не «сверху вниз», а начинали «снизу» — с минимальной дозы, а затем при необходимости ее осторожно повышали. Так безопаснее: можно вовремя заметить реакцию, а не сразу получить непредсказуемый эффект вроде того, что случился в 2006 году.
Миф #3. «Доклиника — это спокойная механическая работа в лаборатории с животными»
Правда: на самом деле эта работа требует и творческого подхода, и аналитического, и навыков дипломатии и логистики, и просто человечности. А иногда истории и вовсе складываются, как в боевике.
Но эта история началась с обычного печенья. Компания разрабатывала препарат для лечения гиперхолестеринемии. Это было антитело, и работало оно только на нечеловекообразных обезьянах. Для исследования взяли макак-резусов. Чтобы проверить эффективность лекарства, нужно было сначала сделать так, чтобы у обезьян поднялся уровень холестерина в крови.
Изначально мы думали, что просто поменяем им диету и вместо обычного корма добавим сала. Однако обезьяны наотрез отказались его есть. Ни в какую. Они решили: лучше голодать, чем есть пустое сало.
Тогда мы смешали кристаллический холестерин с маслом — и на этой основе пекли для обезьян печенье. Мы проводили это исследование в Сухумском институте экспериментальной патологии и терапии. И, как мы меж собой шутили, у каждого в Абхазии есть хлебосольная бабушка Манана. И вот, собственно, ее печенье нас и спасло. Не прошло и месяца, как мы получили гиперхолестеринемию у обезьян и продолжили исследование.
Даже «вызвать болезнь» — творческая задача. Животное может отказаться от еды, не отреагировать на стандартный подход. И тогда ученые ищут обходные пути.
А иногда им приходится решать задачи совсем другого рода. Как в случае с макаками, которых нужно было срочно привезти. В России единственный питомник — в Сочи, но там не оказалось животных необходимого возраста и веса. Тогда нашли питомник во Вьетнаме. И дальше началась история, похожая на сценарий боевика.
«Зеленые» узнали о поставке макак и блокировали проезд машин с приматами на территорию аэропорта — вставали цепочкой с плакатами. Это продолжалось несколько дней, а у нас уже стоял зафрахтованный самолет, который ждал только этих приматов. В итоге ночью, по секретному сигналу, машины сорвались с места и приехали в аэропорт. Мы погрузили макак, и самолет вылетел.
Но тут разыгралась буря в Азии — самолет сел на дозаправку в Индии, и было непонятно, когда он сможет снова взлететь. А запасов еды и воды для макак хватало буквально на два дня.
В итоге все обошлось, самолет прилетел в Россию. Но тут — новая незадача: ветеринарная служба не давала разрешения на ввоз. А макаки без кормов и воды, на жаре. Тогда мы собрали яблоки в ведра и помчались на таможню — уговаривали таможенников накормить обезьян. Те сжалились — без сочных кормов животным было бы тяжело продержаться. К вечеру разрешение наконец дали, и мы привезли всех в Сочи живыми и здоровыми.
Миф #4. «Ученые могли бы давно заменить животных компьютерными моделями, просто не хотят»
Правда: модели отлично работают с уже существующими данными. Но для инновационных препаратов этих данных как раз и нет — их нужно сначала получить.
Основная проблема — предсказательная сила: сможем ли мы гарантировать безопасность и эффективность препарата. Модели прекрасно работают с уже существующими данными, когда есть полная характеристика свойств. Но если мы говорим об инновационных препаратах, этих данных как раз и нет. Мы их должны получить. И вот с этим модель уже не справится.
Тем не менее альтернативы развиваются. Одно из направлений — органы на чипах: берут клетки человека, выращивают их на матрице и воссоздают функциональную активность органа.
Другое направление — тест активации моноцитов. Раньше пирогенность проверяли на кроликах: вводили им препарат и следили, поднимется ли температура. Теперь то же самое можно проверить в пробирке — смешать препарат с человеческими моноцитами и посмотреть, выделяют ли они провоспалительные цитокины. В 2025 году Великобритания отказалась от теста на кроликах.
И третье направление — искусственный интеллект, который используют для прогнозирования профиля безопасности и эффективности препаратов.
Есть и дорожные карты. Например, FDA США в 2025 году выпустило документ, который описывает, как для моноклональных антител можно сократить или вовсе исключить длительные токсикологические исследования на приматах. Вместо этого предлагается риск-ориентированный подход с привлечением данных из человеческих клеточных систем, компьютерного моделирования и уже существующих данных о безопасности у людей.
Великобритания пошла дальше — закрепила конкретные сроки. К 2030 году исследования на животных должны стать скорее исключением, чем правилом.
Смысл в том, чтобы там, где можно, избавить животных от лишних испытаний и при этом не тратить годы и огромные средства на исследования, которые не всегда точно предсказывают реакцию человека. Доклиника отсеивает заведомо непригодные молекулы, но даже после нее остается риск, что у человека препарат поведет себя иначе.
Но это не значит, что животные не нужны уже сейчас. Скорее наоборот: цель ближайшего этапа — сократить их число и оставить только те исследования, которые действительно нельзя провести иначе.
В настоящий момент цель ближайшего этапа — сокращение количества испытаний и уход от того, что было общепринятым. Сказать точно, когда мы сможем к этому прийти, пока невозможно. Но в идеале мы должны максимально сократить количество исследований на животных, которые проводятся сейчас, и оставить только те, которые нельзя не провести.
Доклиника — тема действительно непростая. И все же без нее ни одно лекарство не имело бы права дойти до человека. А значит, не было бы и препаратов, которые спасают жизни. Регуляторы во всем мире требуют именно такого подхода — не потому, что так исторически сложилось, а потому, что это пока единственный способ понять, безопасна ли молекула для людей до начала исследований на них.