Неизбежное зло: могут ли быть научные опыты без привлечения животных
Некоторые утверждают, что опыты на животных являются неизбежным злом во имя защиты общественного здоровья. Тем не менее самые громкие возражения против подобных утверждений исходят именно от научного сообщества. Приведем здесь лишь несколько аргументов.
— Наши собратья никогда не смогут стать адекватной заменой человека в научных исследованиях, поскольку их анатомия, физиология и биохимические процессы непохожи на наши. Но боль и страх они испытывают наравне с нами. Даже шимпанзе и бонобо, с которыми у нас почти общая ДНК (на 99%), значительно отличаются от нас. Задумайтесь над этим: есть ли смысл помещать животных в искусственную среду и подвергать их тяжелейшему стрессу? Исследования показывают, что у животных повышаются уровень адреналина, пульс и давление, когда они видят, как открывается дверь лаборатории.
Мы никогда не узнаем, сколько новых препаратов, так и не вышедших на рынок, потому что их забраковали при тестировании на животных, могли бы помогать людям
— По данным отчета, опубликованного в Journal of the American Medical Association, более 90% научных открытий, полученных в результате экспериментов над животными, не приводят к лечению человека. А «те, кто проводит клинические исследования, должны знать, что даже высококачественные результаты испытаний на животных необязательно повторятся при этапе испытаний на людях».
— Исследования на животных крайне нерентабельны. Многократные эксперименты, имитирующие мышечную дистрофию человека, только калечат собак, но ни на шаг не приближают нас к лечению этой болезни. Десятки экспериментальных вакцин против вируса иммунодефицита человека, которые работали на приматах, и тысячи экспериментальных лекарств от рака, эффективных на животных, оказались неспособны защитить или вылечить людей. Как говорил Ричард Клауснер, в прошлом директор Национального института рака, «история онкологических исследований — это история лечения мышей от рака; мы десятилетиями лечили мышей, но людям это ничего не давало».
— Протестированные на животных лекарства могут приносить вред людям. Болеутоляющий препарат Vioxx («Виокс») был изъят из продажи, даже пройдя продолжительные испытания на животных, так как он повышал риск возникновения инфаркта и инсульта у людей.
Клинические испытания с участием человека привели к самым важным достижениям медицины, включая связь между курением и раком, а также холестерином и сердечными заболеваниями. Мы никогда не узнаем, сколько новых препаратов, так и не вышедших на рынок, потому что их забраковали при тестировании на животных, могли бы помогать людям, — а ведь на них были потрачены миллиарды долларов.
Научные исследования без привлечения животных
Вивисекция все-таки постепенно выходит из употребления по мере того, как растет научное понимание жизни, здоровья и удивительных свойств животных (смотри о них в первой части книги).
Вот почему многие усилия исследователей были сосредоточены на понятии replacement («замена») из «Биоэтической концепции трех R».
В США в 1993 году был создан правительственный орган под названием Межведомственный координационный комитет по официальному утверждению альтернативных методов; с 2000 года комитет, состоящий из представителей шестнадцати федеральных агентств, стал работать на постоянной основе. Его основная миссия состоит в том, чтобы выявлять и продвигать убедительные научные методы тестирования токсичности и безопасности, а также медицинские исследования, в которых совсем или почти не используют животных, а затем обмениваться информацией с другими ведомствами.
Кроме того, с 1993 года ученые, политики, предприниматели и представители организаций по защите животных — все заинтересованные лица со всех стран встречаются каждые два года на Всемирном конгрессе по альтернативным методам и использованию животных в научных исследованиях. На встречах участники делятся разработками в таких областях, как биомедицинские инженерия и компьютерные технологии, а также новыми подходами к старым научным проблемам — подходами, помогающими отказаться от животных в исследованиях и испытаниях. Национальная академия наук США опубликовала в 2007 году отчет «Испытания на токсичность в XXI веке: взгляд и стратегия», авторы которого открыто призывают к пересмотру системы: к отказу от «трудоемких, долгих и затратных моделей с использованием животных» и переходу к высокотехнологичным методам с применением клеток и тканей человека.
Передовые гуманные технологии
В то время как отдельные государственные организации помогать особенно не спешили, общественные и частные исследовательские институты и технологические компании разрабатывали новые бесконтактные, ненасильственные способы изучения того, как химические вещества и лекарственные препараты влияют на наш организм. Эти способы помогают лучше понять механизмы заболеваний и разрабатывать более эффективные — даже персонализированные — методы лечения. В большинстве случаев используются приборы и реальные люди, то есть их ткани, клетки и даже их тела — естественно, без причинения им какого-либо вреда. Это намного эффективнее, чем разведение, выращивание и содержание животных для каждого теста или эксперимента. Сегодня исследователи могут использовать одни и те же образцы много раз, расщеплять их самыми разными способами, и главное — на все это требуются минуты, а не годы. Такой подход экономит ученым — да и налогоплательщикам — миллионы долларов.
Некоторые из этих передовых методов уже используются на практике, другие еще находятся на стадии разработки или совершенствования, многие из них ничем не хуже или даже лучше, чем традиционные методы с использованием животных.
Ни одно живое существо не должно подвергаться жестоким испытаниям — возможно, это самый важный урок, который мы извлекли из тысячелетних опытов на животных. Именно поэтому ученые разработали новые технологии, чтобы точно и безопасно для любого организма тестировать химические вещества и лекарственные препараты, не подвергая риску человеческую жизнь. Остановимся ниже лишь на некоторых.
Внутренняя обезьяна: как люди научились у животных показывать свою власть
Опыты в пробирке
Когда мы слышим термин in vitro, нам почему-то сразу представляется клиника репродукции и супружеская пара, желающая зачать ребенка в пробирке. Подобно тому как ученые могут выращивать эмбрион вне материнского лона, оплодотворяя яйцеклетку спермой в чашке Петри, таким же образом они культивируют человеческие клетки в контролируемых лабораторных условиях. (Культивирование — обеспечение клетки питательной средой и другими условиями, которые подталкивают ее к делению и воспроизведению идентичных копий самой себя.) Затем культивированные человеческие клетки можно исследовать и применять в научных целях. В лабораториях используют существующие линии клеток с одним и тем же генетическим материалом; новые клетки, изъятые из стерилизованных тканей, полученных от волонтеров; клетки, оставшиеся от хирургических манипуляций и биопсий.
Помимо изъятых из определенных органов или тканей клеток исследователи используют стволовые клетки, которые способны делиться и развиваться в различные типы клеток тела. Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки — сверхмощные взрослые стволовые клетки, которые могут «перепрограммироваться», возвращаясь к эмбриональному состоянию, а затем превращаться в нужный тип клеток. Ученые научились выращивать клеточные образцы из человеческой кожи, сердца, легких, желудка и других органов. Это позволяет им изучать картину болезни и воздействие лекарственных препаратов, не причиняя боли животным и не подвергая их жизни риску. Лабораторные исследования in vitro уже привели к серьезным достижениям в понимании и лечении злокачественных опухолей.
Кошачье царство: как глава качества «Пятерочки» запустила сеть из 70 отелей для животных
Органоиды
Другой передовой метод in vitro использует кластеры запрограммированных стволовых клеток для выращивания «зачатков» искусственных органов — органоидов. Они представляют собой жизнеспособные полноценные миниатюрные внутренние органы человека: печень, сердце, легкие, мочевой пузырь, почки и другие — все они получены из клеток, содержащихся в особом геле, в условиях, аналогичных тем, при которых органы развиваются внутри человеческого организма. Их даже можно распечатывать на 3D-принтере. В Институте регенеративной медицины Уэйк-Форест в 2015 году ученые распечатали бьющееся сердце. Органоиды структурированы и функционируют как настоящие органы, только на значительно более упрощенном уровне, и способны работать месяцами. Их можно использовать для изучения болезней и тестирования лекарственных препаратов. Ученые возлагают большие надежды на применение органоидов в фундаментальных исследованиях — например, миниатюрную почку, выращенную из клеток почки больного, можно сравнивать с миниатюрной почкой, выращенной из здоровых клеток. В скором времени органоиды будут использовать в персонализированной медицине, чтобы проверить, как человек будет реагировать на определенное лечение.
Трехмерные ткани могут быть выращены из человеческих клеток, изъятых во время операции или даже взятых из трупа. Появились компании, поставляющие на медицинский рынок кожные, глазные, дыхательные, кишечные, ротовые, вагинальные ткани здоровых и умерших доноров. Это, например, компания Epithelix Sàrl или корпорация MatTek, которая финансируется Международным научным консорциумом PETA (People for the Ethical Treatment of Animals — «Люди за этичное обращение с животными»). Трехмерные ткани можно использовать для научных исследований, разработки препаратов или тестирования продуктов по требованию государственных учреждений. Например, такие кожные и глазные образцы соответствуют международным нормам тестирования, которое ранее проводилось на кроликах. Эти ткани также применимы для исследования реакций на препараты, изучения метаболизма, процессов воспаления и фиброза.
Орган на чипе
Ученые создали модели органов на чипе, которые точнее имитируют внутренние органы человека и позволяют изучать вероятные реакции в естественной среде. Эти гибкие пластиковые устройства размером со спичечный коробок содержат микроканалы, заполненные циркулирующей жидкостью, похожей на кровь, и выложены живыми клетками, которые имитируют поведение настоящих тканей и работу органов. Таким образом, орган на чипе может имитировать химические и физиологические реакции, которые ученые наблюдают у человеческого организма в ответ на возбудитель инфекции или ген, на пищу или лекарства. Органы на чипе позволяют ученым воссоздавать ситуацию болезни. Уже созданы органы на чипе для почек, костей, глаз, мозга и многих других внутренних органов.
Красный рынок: как устроена торговля человеческим телом
Искусственный человек на чипе
Этот очень смелый проект сейчас находится на стадии разработки. Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств, Национальные институты здравоохранения и Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США совместно работают над созданием искусственного человека на чипе. Это уже не киборг, а скорее «живой» аппарат. Идея состоит в том, чтобы интегрировать десять различных трехмерных органоидов, напечатанных на 3D-принтере, с цифровым оборудованием для создания замкнутой системы, которая будет функционировать как человеческое тело, имитируя кровообращение, дыхание, пищеварение и так далее. (На сегодня ученые смогли связать для одновременного функционирования лишь несколько миниатюрных органов.) Человек на чипе сможет стать революционным прорывом в изучении болезней, тестировании токсичности и других медицинских исследованиях.
Компьютеры и математика больших данных
Компьютерное моделирование. Современные многопользовательские видеоигры могут воссоздавать онлайн-миры. Так и компьютерное моделирование позволяет ученым экспериментировать с цифровыми визуализациями и другими образными представлениями биологии человека. Исследователи смогут задаваться вопросом «что, если» и испытывать все варианты в самых разных условиях, даже не выходя из своих кабинетов. С помощью компьютерных симуляций можно моделировать воздействие лекарств на раковые клетки, изучать работу сердца и анализировать воздействие на тело человека таких заболеваний, как гепатит С.
Биоинформатика. Эта область науки интегрирует достижения математики, компьютерной и технической наук для сбора и изучения биологических данных. Из огромного количества записей о химических соединениях, лекарственных препаратах и пациентах ученые могут создавать большие базы данных или использовать уже существующие, а затем сохранять эти данные в централизованных компьютерах. С помощью мощных программ они могут извлекать и обрабатывать информацию, которая помогает им выявлять закономерности, связанные с лекарственным риском, побочными эффектами и откликом на лечение.