Новая модель переводит результаты исследований сердца животных на людей

Команда ученых-медиков из Калифорнийского университета в Дэвисе разработала

новую прогностическую модель, которая переводит результаты исследований сердца у разных видов животных в понимание специфики человека. Эта модель может помочь ускорить процесс разработки лекарств, что приведет к созданию новых методов лечения сердечных заболеваний, таких как нерегулярное сердцебиение (аритмия).

В своей статье, опубликованной сегодня в журнале Science Advances, исследователи представили набор трансляторов для отображения электрической активности сердечных клеток мыши, кролика и человека.

"Совместные усилия фундаментальных, трансляционных и клинических исследований в значительной степени помогли нашему пониманию механизмов заболеваний за последние десятилетия, но многие проблемы все еще существуют", - сказал Стефано Моротти, доцент кафедры фармакологии Медицинской школы Калифорнийского университета в Дэвисе и ведущий автор исследования. "Одной из главных проблем является перевод результатов испытаний и испытаний на животных моделях в приложения для людей".

Различия между видами животных влияют на результаты

Исследования на животных остаются жизненно важными для оценки эффективности и безопасности новых методов лечения сердца. Однако существуют заметные структурные и функциональные различия между видами. К ним относятся размер и форма сердца, а также частота сердечных сокращений, которая, например, у мыши примерно в десять раз быстрее, чем у человека.

Понимание масштабов этих различий важно для разработки антиаритмических методов лечения пациентов с заболеваниями сердца.

"Последствия межвидовых различий значительны в фармацевтической области, где растет озабоченность по поводу безопасности и эффективности лекарств, испытываемых на животных", - сказал Моротти.

Перевод результатов исследований с одного вида на другой

Прежде чем приступить к клиническим испытаниям на людях, исследователи в основном используют мелких млекопитающих, таких как мыши и кролики, для изучения электрического механизма сердца, известного как электрофизиологическая реакция. Несмотря на генетическое сходство, различия в сердечной функции у млекопитающих очевидны как на органном, так и на клеточном уровнях.

Исследовательская группа смоделировала компьютерные модели клеток сердечной мышцы мыши, кролика и человека, чтобы создать набор трансляторов для отображения электрофизиологических реакций у разных видов. Они создали систему, которая позволяет им переводить измерения, полученные у животных, на людей. Они могут включать в себя воздействие лекарств, нарушения сердечного ритма или изменения, вызванные сердечными заболеваниями.

Они показали, что эти прогностические инструменты хорошо подходят для прогнозирования электрофизиологических изменений человека в ответ на антиаритмические препараты на основе измеренной реакции на животных моделях. Они также показали, что эти инструменты могут помочь в разработке экспериментов, которые максимально приближены к физиологии человека.

Инструменты прогностического моделирования для поддержки открытий лекарств

Исследователи предлагают интегрировать прогностическую модель в исследования и разработки лекарств.

"В соответствии с принципами 3R замены, сокращения и уточнения в исследованиях на животных, внедрение инструментов моделирования и перевода в экспериментальной практике может быть полезным в нескольких приложениях тестирования на животных", - сказал Эле Гранди, доцент фармакологии в Медицинской школе Калифорнийского университета в Дэвисе и старший автор исследования. "Мы продемонстрировали, что этот подход к математическому моделированию полезен для прогнозирования последствий нарушений сердечного ритма у разных видов или в экспериментальных условиях".

Высокопроизводительный скрининг (HTS) - это процесс обнаружения лекарств, который позволяет автоматизировать тестирование большого количества соединений для конкретной биологической цели. Команда планирует прямую интеграцию своего инструмента в тестовые системы, используемые в фармацевтической промышленности для оценки эффективности и безопасности новых лекарств.