Как с ворсинки: мембрана, имитирующая кишечник, ускорит тестирование лекарств

Российские исследователи разработали мембрану, которая в сто раз точнее воспроизводит проницаемость человеческой тонкой кишки. Эта новинка позволит более точно оценивать всасывание лекарств на доклиническом этапе, что сократит количество неудачных исследований и снизит затраты на создание новых препаратов. Специалисты отметили, что данная технология может сделать испытания более быстрыми, дешевыми и надежными. Однако для ее широкого применения необходимо решить ряд задач и подтвердить эффективность. Об этом сообщает портал Известия.

В Институте биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС был создан прототип пористой полимерной мембраны с микрорельефом, имитирующим складчатую поверхность тонкой кишки. Экспериментальный образец кишечного барьера имеет проницаемость, которая почти в сто раз ближе к показателям настоящей ткани по сравнению со стандартными лабораторными моделями. Это позволит повысить точность доклинических испытаний лекарств.

Ученые сообщили, что до девяноста процентов препаратов, которые показывают высокие результаты in vitro и в экспериментах на животных, оказываются неэффективными для человека. Это связано с видовыми различиями и несовершенством существующих моделей, которые не позволяют точно прогнозировать реакцию организма. Недостаточная точность таких моделей приводит к потере до семидесяти пяти процентов всех затрат на разработку нового препарата.

Проницаемость — это способность биологического барьера пропускать вещества. Для кишечника этот показатель определяет, насколько эффективно лекарственные и питательные вещества переходят в кровь. Чтобы оценить проницаемость, через мембрану пропускают вещество-маркер и измеряют, какая его доля проходит на противоположную сторону за определенное время. Чем ближе полученное значение к показателям реальной ткани, тем более достоверной считается модель.

Стандартом для изучения кишечного барьера in vitro остаются клетки линии Caco-2, которые формируют плоский монослой без характерного для кишечника рельефа. Это приводит к тому, что барьер в три раза плотнее, чем у человека, и снижает проницаемость для растворимых веществ. Для решения этой проблемы в НИТУ МИСИС предложили способ получения мембран из поликапролактона, который уже используется в медицине. Ученые доказали, что проницаемость созданной мембраны на два порядка ближе к показателям настоящей ткани.

Разработка может стать основой для более совершенной модели, которая в будущем позволит ускорить и удешевить тестирование препаратов на стадии выбора оптимальной лекарственной формы, заменив некоторые этапы фармакокинетических тестов на животных. Создание пористой поликапролактоновой мембраны с трехмерным микрорельефом — это важный шаг к полноценному воспроизведению живой ткани. Главное достижение заключается в создании устойчивого рельефа, который идеально имитирует внутреннюю поверхность тонкой кишки и не разглаживается со временем. Новая разработка устраняет избыточную плотность, что позволит сократить риск ошибочного отсева перспективных молекул и ускорить переход к клиническим испытаниям.