Komórki macierzyste w badaniach przesiewowych leków
Przed wprowadzeniem do obrotu, leki muszą zostać przebadane pod kątem bezpieczeństwa i skuteczności działania. Większość z takich badań i testów przesiewowych w procesie rozwoju nowych leków wykonywanych jest na zwierzętach, co czyni je bardzo kosztownymi. Możliwe jest także przeprowadzanie testów in vitro na niektórych liniach komórkowych, jednak nie oddają one w pełni obrazu fizjologicznego człowieka. Na potrzeby testów pojedynczego związku chemicznego wykorzystuje się setki zwierząt i zazwyczaj przechodzą one serię skomplikowanych procedur analitycznych zabierających dużo czasu. Jest to szczególnie odczuwalne przy ocenie toksyczności względem układu rozrodczego, gdyż proces ten obejmuje etap zapłodnienia, spermatogenezy i oogenezy, a także okres rozwoju zarodka i płodu. Skutkiem tego istnieje paląca potrzeba opracowania nowych, szybszych i bardziej wiarygodnych testów przesiewowych dla leków. Z tą myślą powołano finansowany z budżetu UE projekt "Embryonic stem cell-based novel alternative testing strategies" (ESNATS), w ramach którego zaproponowano wykorzystanie embrionalnych komórek macierzystych (ESC) jako platformy do oceny toksyczności leków. Konsorcjum badawcze składało się z czołowych europejskich ekspertów w dziedzinie biologii ESC i toksykologii oraz reprezentantów organów regulacyjnych i przemysłu farmaceutycznego. Po szeroko zakrojonej optymalizacji, komórki ESC różnicujące w kierunku linii neuronalnych zostały użyte na potrzeby opracowania szeregu testów, w których szczególny nacisk położono na neurotoksyczność i toksyczność względem rozwoju prenatalnego. Modele farmakokinetyczne pomogły naukowcom określić zagęszczenie tkanki docelowej oraz skorelować je z zagęszczeniami in vitro. Testy walidacyjne wskazały jasno na potencjał systemu ESNATS do odpowiedzi na wyzwania związane z toksycznością różnych związków chemicznych. Do dalszego wykorzystania wybrano pięć systemów testowych oddających różne punkty czasowe w procesie wczesnego ludzkiego rozwoju neuronalnego. Do oceny toksyczności metabolicznej i przewidywania niepożądanej odpowiedzi ze strony wątroby zastosowano hepatocyty. Uwzględniając praktyczne zastosowanie tej technologii w przemyśle, opracowano także koncepty zautomatyzowanej kultury ESC. Mimo że testy ESNATS nie otrzymały oficjalnej akceptacji w procesie ewaluacyjnym EURL ECVAM, są obecnie stosowane w laboratoriach własnych wielu firm farmaceutycznych. Do przyszłych kierunków rozwoju tego systemu zalicza się wyjaśnienie zmian w procesie ekspresji genów oraz identyfikację docelowych cząstek zaangażowanych w toksyczność związków chemicznych.
Słowa kluczowe
Komórki macierzyste, badania przesiewowe leków, toksyczne związki chemiczne, embrionalne komórki macierzyste, toksyczność leków, rozwój prenatalny, ekspresja genów, toksyczność związków chemicznych