Джин Стоун - В мире с животными. Новое понимание животных - как мы можем изменить нашу повседневную жизнь, чтобы помочь им

Неудивительно, что государственные учреждения США, в частности Министерство сельского хозяйства, Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств, Управление по охране окружающей среды, Национальная токсикологическая программа и Департамент транспорта, требуют, чтобы химикаты, используемые в домашнем хозяйстве, проходили проверку на безопасность. К таким веществам относятся пестициды, растворители и другие промышленные химикаты, для которых должны быть установлены нормы безопасности для защиты населения. Многие годы тест LD-50 (то есть средняя доза вещества, вызывающая гибель половины членов испытуемой группы) был вполне стандартным: крыс и мышей насильно кормили химикатами, или им делали инъекции, или распыляли вещества, чтобы определить дозу, которая сразу убивает половину из них. Некоторые из таких тестов убивают тысячи животных.

Ученые Медицинского центра Седарс-Синай в Лос-Анджелесе разработали лабораторную методику использования плюрипотентных стволовых клеток человека (в лаборатории их можно модифицировать в любой тип клеток тела) для тестирования синтетических химикатов, называемых эндокринными разрушителями (или эндокринными деструкторами). Эндокринные разрушители изменяют функции гормональной системы и приводят к значительным последствиям для здоровья. Такие эндокринные разрушители, как бутилгидрокситолуол (BHT), перфтороктановая кислота (PFOA) и трибутилтин (TBT) — синтетические химические вещества, которые содержатся в обычных предметах домашнего пользования, включая крупы, кухонную утварь и краски, — связывали с ожирением, однако прежние тесты на животных были не очень убедительны.

Ученые Дхрув Сарин и Утра Раджамани взяли кровяные клетки у добровольцев и использовали их стволовые клетки, чтобы вырастить выделяющие гормоны эпителиальные ткани (которые выстилают стенки кишечника) и ткани гипоталамуса (из области мозга, которая контролирует аппетит и метаболизм). Затем полученные ткани были подвергнуты воздействию химикатов. После исследования клеток тканей ученые обнаружили, что химикаты повредили гормоны пищеварительной системы, которые она использует для «непосредственного общения» с нашим мозгом, когда мы едим, и сообщения ему, что мы сыты. Вот почему люди, которые часто подвергаются воздействию BHT, PFOA и TBT, склонны к перееданию и ожирению.

Это открытие, опубликованное в журнале Nature Communications в 2017 году, дает возможность для безопасного и относительно быстрого лабораторного тестирования как старых и новых эндокринных разрушителей, так и других химикатов. На рынке представлены десятки тысяч подобных соединений, но мы слишком мало знаем, как они влияют на наше здоровье, поскольку до сих пор не существовало безопасных тестов.

ToxCast. Агентство по охране окружающей среды США использует биоинформатику и высокопроизводительный скрининг — метод, который часто применяется в фармацевтической промышленности. Это метод, в котором роботы или компьютеры тестируют свойства огромного количества различных химических соединений, чтобы собрать информацию о качествах и безопасности известных веществ. Все сведения поступают в базу данных под названием ToxCast, что позволяет агентству на основании сходства нового вещества с существующими химикатами предсказывать, будет ли оно токсичным. База данных ToxCast разработана для замены некоторых тестов эндокринных разрушителей, которые проводились на животных, а со временем она будет использоваться и для оценки других видов химических соединений.

Отражающий свет. Исследование токсиколога Управления по охране окружающей среды Элизабет Медлок Кейкелей и ее группы, опубликованное в журнале Environment Science and Technology, обнаружило, как можно модифицировать метод биолюминесценции и мощного скрининга для тестирования химикатов, которые вредят репродуктивной системе человека и развитию плода. Ученые изменяли некоторые белки в репродуктивных клетках, чтобы они светились при воздействии химических веществ, которые могут быть токсичными для них. В основном токсикологические тесты занимают не больше дня, но методу «подсветки» требуются секунды. Его легко адаптировать для выявления химикатов, которые могут быть вредны для других процессов в организме человека.

Печень на чипе. Бостонская биотехнологическая компания Emulate производит печень на чипе для тестирования лекарственных препаратов. Небольшой пластиковый прямоугольник разработан, чтобы содержать несколько типов клеток человеческой печени, сохраняя их живыми в жидкости, подобной крови. Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств стало первой организацией в мире, которая начала использовать печень на чипе для тестирования пищевых добавок, диетических продуктов и косметических средств на токсичность. Даже изучались механизмы, как микробы, попадающие с пищей, воздействуют на печень. Ученые Управления по контролю качества планируют такие же экспериментальные тесты с почками, легкими и кишечником на чипах. Это не может не вселять надежду. Ведь теперь, когда компании-производители будут подавать очередную заявку на одобрение нового продукта, им выдадут разрешение использовать данные о его безопасности, полученные с помощью чипов, а не экспериментов над животными.