- 717
- 0
Фантомные крысы и мыши заменят лабораторных животных
Российские ученые Томского политехнического университета разработали трехмерные модели грызунов, чтобы сберечь живых животных на некоторых этапах исследований лучевой терапии рака.
Модели для доклинических исследований радиотерапии онкологических заболеваний начали печатать на 3D-принтере. Они сделаны из материалов, которые по своей реакции на излучение полностью соответствуют органам и тканям живых животных. Поэтому их называют дозиметрические фантомы. Еще их можно использовать многократно, в отличие от подопытных грызунов.
Уникальная разработка томских ученых решает одновременно две важные задачи.
Первая – корректный подбор метода лучевой терапии для людей, больных раком. Радиотерапия – довольно радикальный способ борьбы с опухолями, и ее применяют в том числе на поздних стадиях, когда другие методы бессильны. Под ее воздействием могут погибнуть не только злокачественные опухолевые клетки, но и здоровые. Поэтому облучению человека предшествует важная подготовка: сбор томографических данных места облучения, корректное очерчивание контуров опухоли и критических органов, выбор нужной дозы облучения, составление плана и его проверка с помощью дозиметрического фантома.
Второй аспект – этический. Оттачивать каждую новую методику лучевой терапии сначала приходится на лабораторных животных. Обычно для этого в доклинических исследованиях используются мыши и крысы. Но поскольку необходимо проводить много опытов, некоторые грызуны гибнут, прежде чем будут подобраны оптимальные параметры, которые можно переносить на людей.
Кроме того, покупка и содержание лабораторных животных связаны с немалыми расходами.
Ученые ТПУ учли все необходимые моменты. Они проанализировали томографические данные лабораторных животных, определили их точную анатомическую структуру. На основе чего были разработаны цифровые трехмерные модели тела и некоторых внутренних органов.
«При этом мы занимались не только созданием фантомов, но и разработкой устройств для увеличения эффективности лучевой терапии и минимизации дозы облучения здоровых тканей», — говорит аспирантка Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Анна Григорьева.
Сами модели созданы из пластика двух видов. Мягкие ткани — это ПЛА-пластик или полилактид. Такой материал чаще всего используется в 3D-печати. Для костных тканей специально изготовили ПЛА-пластик с примесью меди.
В готовом фантоме лабораторного животного есть кожа, головной и спиной мозг, мышечные, костные и легочные ткани.
«Разные типы мягких тканей, например, мышцы и жир, при изготовлении требовали тонких настроек печати, но в итоге нам удалось максимально приблизить нашу модель к реальным характеристикам животного. А используемый пластик позволил имитировать свойства взаимодействия с ионизирующим излучением, как если бы это взаимодействие было с реальными тканями. Модель должна быть максимально приближена к реальной анатомии животного, принимая во внимание расположение и размеры внутренних органов и систем», — рассказывает руководитель научной группы, доцент Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Сергей Стучебров.
Сообщается, что исследование проводилось при финансовой поддержке гранта Министерства науки и высшего образования России.
О лабораторных животных заботятся не только в Томске. В Университете ИТМО в Санкт-Петербурге ученые разработали тест-систему на основе листа шпината для испытания лекарств.
Разработка представляет собой целлюлозный каркас, из которого удалили растительные клеточные компоненты, кроме стенок. Она позволяет сберечь жизнь мышей, кроликов и других подопытных животных. Таким образом, шпинат становится промежуточным звеном между клеточными культурами и организмом животных для экспериментов с новыми лекарственными соединениями.
