ยาบล็อกบัสเตอร์ตัวต่อไปอาจเป็นหนูทดลองฟรีได้หรือไม่?

ในปี พ.ศ. 2480 บริษัทยาของอเมริกาได้แนะนำยาอายุวัฒนะชนิดใหม่เพื่อรักษาโรคคออักเสบ และทำให้เกิดหายนะทางสาธารณสุขโดยไม่ได้ตั้งใจ ผลิตภัณฑ์ที่ไม่ได้ทดลองกับมนุษย์หรือสัตว์ มีตัวทำละลายที่กลายเป็นพิษ มีผู้เสียชีวิตมากกว่า 100 คน

ในปีต่อมา สภาคองเกรสได้ผ่านกฎหมายความปลอดภัยด้านอาหาร ยา และเครื่องสำอางของรัฐบาลกลาง ซึ่งกำหนดให้บริษัทยาต้องส่งข้อมูลความปลอดภัยไปยังสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาของสหรัฐอเมริกาก่อนที่จะขายยาใหม่ ซึ่งช่วยนำเข้าสู่ยุคของการทดสอบความเป็นพิษต่อสัตว์

ตอนนี้บทใหม่ในการพัฒนายาอาจกำลังเริ่มต้นขึ้น เดอะ พระราชบัญญัติการปรับปรุงองค์การอาหารและยาให้ทันสมัย ​​2.0ซึ่งลงนามในกฎหมายเมื่อปลายปีที่แล้ว อนุญาตให้ผู้ผลิตยารวบรวมข้อมูลความปลอดภัยและประสิทธิภาพเบื้องต้นโดยใช้เครื่องมือใหม่ที่มีเทคโนโลยีสูง เช่น อวัยวะทางวิศวกรรมชีวภาพ อวัยวะบนชิป หรือแม้แต่แบบจำลองคอมพิวเตอร์ แทนการใช้สัตว์ที่มีชีวิต สภาคองเกรสยังจัดสรรเงิน 5 ล้านดอลลาร์ให้กับองค์การอาหารและยาเพื่อเร่งการพัฒนาทางเลือกในการทดสอบกับสัตว์

หน่วยงานและประเทศอื่น ๆ กำลังทำการเปลี่ยนแปลงที่คล้ายกัน ในปี 2019 สำนักงานปกป้องสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกาประกาศว่าจะลดและตั้งเป้าที่จะกำจัดการทดสอบกับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในที่สุด ในปี 2564 ก รัฐสภายุโรปเรียกร้องให้ แผนการยุติการทดสอบกับสัตว์

การเคลื่อนไหวเหล่านี้ได้รับแรงผลักดันจากปัจจัยต่างๆ รวมถึงมุมมองที่เปลี่ยนแปลงไปของสัตว์และความปรารถนาที่จะทำให้การพัฒนายามีราคาถูกลงและเร็วขึ้น ผู้เชี่ยวชาญกล่าว แต่สิ่งที่ทำให้เป็นไปได้ในที่สุดคือการพัฒนาทางเลือกที่ซับซ้อนสำหรับการทดสอบกับสัตว์

ยังเร็วเกินไปสำหรับเทคโนโลยีเหล่านี้ ซึ่งหลายเทคโนโลยียังคงต้องได้รับการขัดเกลา สร้างมาตรฐาน และตรวจสอบความถูกต้องก่อนที่จะนำไปใช้ในการพัฒนายาเป็นประจำ และแม้แต่ผู้สนับสนุนทางเลือกเหล่านี้ก็ยอมรับว่าการทดสอบกับสัตว์ไม่น่าจะหายไปในเร็วๆ นี้

แต่โมเมนตัมกำลังสร้างแนวทางที่ไม่ใช้สัตว์ ซึ่งท้ายที่สุดแล้วสามารถช่วยเร่งการพัฒนายา ปรับปรุงผลลัพธ์ของผู้ป่วย และลดภาระที่สัตว์ทดลองต้องแบกรับ ผู้เชี่ยวชาญกล่าว

Nicole Kleinstreuer ผู้อำนวยการ National Toxicology Program Interagency Center for the Evaluation of Alternative Toxicological Methods กล่าวว่า “สัตว์เป็นเพียงตัวแทนในการทำนายว่าจะเกิดอะไรขึ้นในมนุษย์

“ถ้าเราไปถึงสถานที่ที่มีแบบจำลองที่เกี่ยวข้องกับมนุษย์ได้จริงๆ” เธอกล่าวเสริม “เราก็ไม่ต้องการกล่องดำของสัตว์อีกต่อไป”

ทัศนคติของสัตว์

กลุ่มสิทธิสัตว์ได้วิ่งเต้นเพื่อลดการทดสอบในสัตว์มานานหลายทศวรรษ และพวกเขาพบว่าประชาชนเปิดกว้างมากขึ้น ใน การสำรวจความคิดเห็นของ Gallup ในปี 2022ชาวอเมริกัน 43 เปอร์เซ็นต์กล่าวว่าการทดสอบทางการแพทย์กับสัตว์นั้น “ผิดศีลธรรม” เพิ่มขึ้น จากร้อยละ 26 ในปี 2544.

การลดการทดสอบในสัตว์ “มีความสำคัญกับคนจำนวนมากด้วยเหตุผลหลายประการ” เอลิซาเบธ เบเกอร์ ผู้อำนวยการฝ่ายนโยบายการวิจัยของคณะกรรมการแพทย์เพื่อการแพทย์ที่รับผิดชอบ ซึ่งเป็นกลุ่มไม่แสวงหาผลกำไรที่สนับสนุนทางเลือกอื่นนอกเหนือจากการทดสอบในสัตว์กล่าว “จริยธรรมของสัตว์เป็นตัวขับเคลื่อนที่สำคัญทีเดียว”

แต่มันไม่ใช่คนเดียว การทดสอบในสัตว์ยังใช้เวลานาน มีราคาแพง และเสี่ยงต่อ การขาดแคลน. โดยเฉพาะอย่างยิ่งการพัฒนายาคือ เต็มไปด้วยความล้มเหลวและยาหลายตัวที่มีแนวโน้มว่าจะได้ผลในสัตว์ไม่ปรากฏผลในคน “เราไม่ใช่หนูหนัก 70 กิโลกรัม” ดร. โธมัส ฮาร์ตุง ผู้อำนวยการศูนย์จอห์น ฮอปกินส์เพื่อทางเลือกในการทดสอบกับสัตว์กล่าว

ยิ่งไปกว่านั้น การรักษาแบบใหม่ที่ล้ำสมัยบางอย่างใช้ผลิตภัณฑ์ทางชีวภาพ เช่น แอนติบอดีหรือชิ้นส่วนของ DNA ซึ่งอาจมีเป้าหมายที่เจาะจงสำหรับมนุษย์

ดร. Hartung กล่าวว่า “มีแรงกดดันมากมาย ไม่ใช่แค่เหตุผลด้านจริยธรรมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเหตุผลด้านเศรษฐกิจเหล่านี้และเพื่อปิดช่องว่างด้านความปลอดภัยจริงๆ ด้วย ในการปรับตัวเข้ากับสิ่งที่ทันสมัยกว่าและเกี่ยวข้องกับมนุษย์” ดร. Hartung กล่าว

(ดร. Hartung เป็นผู้ประดิษฐ์ชื่อในสิทธิบัตรการผลิตออร์แกนอยด์ในสมองของมหาวิทยาลัย Johns Hopkins เขาได้รับส่วนแบ่งค่าภาคหลวงจากและเป็นที่ปรึกษาให้กับบริษัทที่ได้รับใบอนุญาตเทคโนโลยี)

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาวิธีที่ซับซ้อนมากขึ้นในการจำลองสรีรวิทยาของมนุษย์ในห้องปฏิบัติการ

พวกเขาได้เรียนรู้วิธีการเกลี้ยกล่อมสเต็มเซลล์ของมนุษย์ให้ประกอบกันเป็นก้อนสามมิติขนาดเล็กที่เรียกว่าออร์แกนอยด์ ซึ่งแสดงลักษณะพื้นฐานบางอย่างเช่นเดียวกับอวัยวะเฉพาะของมนุษย์ เช่น สมอง ปอด หรือไต .

นักวิทยาศาสตร์สามารถใช้อวัยวะขนาดเล็กเหล่านี้เพื่อศึกษาสาเหตุของโรคหรือทดสอบการรักษา แม้กระทั่งกับผู้ป่วยแต่ละราย ในการศึกษาปี 2559 นักวิจัย ทำมินิกึ๋น จากตัวอย่างเซลล์ของผู้ป่วยโรคซิสติก ไฟโบรซิส จากนั้นใช้ออร์แกนอยด์เพื่อทำนายว่าผู้ป่วยรายใดจะตอบสนองต่อยาใหม่

นักวิทยาศาสตร์ยังใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติเพื่อผลิตออร์แกนอยด์ตามขนาดและพิมพ์แถบเนื้อเยื่อมนุษย์ชนิดอื่นๆ เช่น ผิวหนัง

อีกวิธีหนึ่งอาศัย “อวัยวะบนชิป” อุปกรณ์เหล่านี้ซึ่งมีขนาดประมาณแบตเตอรี่ AA มีช่องเล็กๆ ที่สามารถเรียงรายไปด้วยเซลล์มนุษย์ประเภทต่างๆ นักวิจัยสามารถสูบยาผ่านช่องทางเพื่อจำลองว่ายาจะเดินทางผ่านส่วนใดส่วนหนึ่งของร่างกายได้อย่างไร

ในการศึกษาเมื่อเร็วๆ นี้ บริษัทเทคโนโลยีชีวภาพ Emulate ซึ่งผลิตอวัยวะบนชิป ใช้ตับบนชิปเพื่อคัดกรองยาที่ได้รับการศึกษาอย่างดี 27 ชนิด ยาทั้งหมดได้ผ่านการทดสอบเบื้องต้นกับสัตว์แล้ว แต่ต่อมาบางตัวก็กลายเป็นว่าทำให้เกิดพิษต่อตับในมนุษย์ ตับบนชิป ปักธงสำเร็จมากถึง 87 เปอร์เซ็นต์ ของสารพิษ นักวิจัยรายงานใน Communications Medicine เมื่อเดือนธันวาคมที่ผ่านมา

นักวิจัย ยังสามารถเชื่อมโยงระบบต่าง ๆ เข้าด้วยกันได้อีกด้วยการเชื่อมต่อหัวใจบนชิปกับปอดบนชิปกับตับบนชิป เพื่อศึกษาว่ายาอาจส่งผลต่อระบบที่เชื่อมต่อกันทั้งหมดอย่างไร “นั่นคือสิ่งที่ผมคิดว่ามีอนาคต” ดร. ไคลน์สเตียเออร์กล่าว

การคำนวณแบบผสม

เครื่องมือใหม่ทั้งหมดไม่จำเป็นต้องใช้เซลล์จริง นอกจากนี้ยังมีแบบจำลองการคำนวณที่สามารถทำนายว่าสารประกอบที่มีลักษณะทางเคมีบางอย่างมีแนวโน้มที่จะเป็นพิษหรือไม่ จะไปถึงอวัยวะต่างๆ ได้มากน้อยเพียงใด และจะถูกเผาผลาญได้เร็วเพียงใด

แบบจำลองสามารถปรับเปลี่ยนให้เป็นตัวแทนของผู้ป่วยประเภทต่างๆ ตัวอย่างเช่น ผู้พัฒนายาสามารถทดสอบว่ายาที่ใช้ได้ผลในผู้ใหญ่วัยหนุ่มสาวจะปลอดภัยและมีประสิทธิภาพในผู้สูงอายุหรือไม่ ซึ่งมักจะทำให้การทำงานของไตลดลง

จูดิธ แมดเดน ผู้เชี่ยวชาญเรื่อง “ในซิลิโก” หรือการทดสอบทางเคมีโดยใช้คอมพิวเตอร์ของลิเวอร์พูล จอห์น กล่าวว่า “หากคุณสามารถระบุปัญหาได้เร็วที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้โดยใช้แบบจำลองการคำนวณ ซึ่งจะช่วยให้คุณไม่ต้องเดินผิดเส้นทางด้วยสารเคมีเหล่านี้” มหาวิทยาลัยมัวส์. (ดร. แมดเดนยังเป็นบรรณาธิการบริหารของวารสารทางเลือกสำหรับสัตว์ทดลองด้วย)

แนวทางบางอย่างมีมานานหลายปีแล้ว แต่ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์และปัญญาประดิษฐ์ทำให้พวกเขามีประสิทธิภาพและซับซ้อนมากขึ้น ดร. แมดเดนกล่าว

เซลล์เสมือนยังแสดงให้เห็นสัญญา ตัวอย่างเช่น นักวิจัยสามารถจำลองเซลล์หัวใจของมนุษย์แต่ละเซลล์โดยใช้ “ชุดของสมการที่อธิบายทุกอย่างที่เกิดขึ้นในเซลล์” Elisa Passini ผู้จัดการโครงการพัฒนายาของ National Center for the Replacement, Refinement and Reduction of Animals กล่าว ในการวิจัยหรือ NC3Rs ในสหราชอาณาจักร

ใน การศึกษาในปี 2560ดร. Passini นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ดและเพื่อนร่วมงานของเธอสรุปว่าเซลล์ดิจิทัลเหล่านี้ดีกว่าแบบจำลองสัตว์ในการทำนายว่ายาที่รู้จักหลายสิบชนิดจะทำให้เกิดปัญหาหัวใจในมนุษย์หรือไม่

ขณะนี้นักวิทยาศาสตร์กำลังสร้างอวัยวะเสมือนทั้งหมด ซึ่งสามารถเชื่อมต่อเข้าด้วยกันกลายเป็นมนุษย์เสมือนในที่สุด ดร. พาสสินีกล่าวเสริม แม้ว่างานบางส่วนยังคงอยู่ในขั้นเริ่มต้น

ในระยะสั้น สัตว์ทดลองเสมือนจริงอาจทำได้มากกว่า Cathy Vickers หัวหน้าฝ่ายนวัตกรรมของ NC3Rs ซึ่งทำงานร่วมกับนักวิทยาศาสตร์และบริษัทยาเพื่อพัฒนาแบบจำลองดิจิทัลของสุนัขที่สามารถใช้สำหรับการทดสอบความเป็นพิษของยา

ดร. วิคเกอร์กล่าวว่า “การพัฒนาสุนัขเสมือนจริงยังคงเป็นแรงผลักดันที่ยิ่งใหญ่ “แต่มันเกี่ยวกับการสร้างความสามารถ สร้างโมเมนตัมนั้น”

ลดหรือแทนที่

ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่าทางเลือกของสัตว์ที่มีศักยภาพจำนวนมากจะต้องมีการลงทุนและการพัฒนามากขึ้นก่อนที่จะสามารถนำมาใช้ได้อย่างกว้างขวาง ผู้เชี่ยวชาญกล่าว พวกเขาก็มีข้อจำกัดในตัวเองเช่นกัน ตัวอย่างเช่น แบบจำลองคอมพิวเตอร์จะดีพอๆ กับข้อมูลที่สร้างขึ้นเท่านั้น และมีข้อมูลมากขึ้นเกี่ยวกับสารประกอบ เซลล์ และผลลัพธ์บางประเภทมากกว่าข้อมูลอื่นๆ

สำหรับตอนนี้ วิธีการทางเลือกเหล่านี้ดีกว่าในการทำนายผลลัพธ์ที่ค่อนข้างง่ายในระยะสั้น เช่น ความเป็นพิษเฉียบพลัน มากกว่าระยะยาวที่ซับซ้อน เช่น สารเคมีอาจเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดมะเร็งเมื่อใช้เป็นเวลาหลายเดือนหรือหลายปี นักวิทยาศาสตร์ พูดว่า.

และผู้เชี่ยวชาญไม่เห็นด้วยในขอบเขตที่แนวทางทางเลือกเหล่านี้อาจแทนที่สัตว์จำลอง “เรากำลังดำเนินการอย่างเต็มที่เพื่อมุ่งสู่อนาคตที่เราต้องการทดแทนอย่างเต็มที่” ดร. ไคลน์สเตียเออร์กล่าว แม้ว่าเธอจะยอมรับว่าอาจใช้เวลาหลายสิบปี “หากไม่ใช่หลายศตวรรษ”

แต่คนอื่น ๆ กล่าวว่าเทคโนโลยีเหล่านี้ควรถูกมองว่าเป็นส่วนเสริมมากกว่าการทดสอบกับสัตว์ Matthew Bailey ประธาน National Association for Biomedical Research ซึ่งเป็นกลุ่มไม่แสวงหาผลกำไรที่สนับสนุนการใช้สัตว์อย่างรับผิดชอบในการวิจัยกล่าวว่ายาที่พิสูจน์แล้วว่ามีแนวโน้มดีในออร์แกนอยด์หรือแบบจำลองคอมพิวเตอร์ควรยังคงได้รับการทดสอบในสัตว์

“นักวิจัยยังคงต้องสามารถมองเห็นทุกสิ่งที่เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่ซับซ้อนก่อนที่จะได้รับอนุญาตให้ย้ายไปทำการทดลองทางคลินิกในมนุษย์” เขากล่าว

Nicole zur Nieden นักพิษวิทยาด้านพัฒนาการแห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ริเวอร์ไซด์ กล่าวว่า แม้วิธีการที่อนุรักษ์นิยมมากกว่านี้ก็อาจมีประโยชน์ แต่เธอคิดว่าการแทนที่การทดสอบกับสัตว์นั้นไม่สมจริง

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เธอกล่าวว่า วิธีการใหม่นี้สามารถช่วยนักวิทยาศาสตร์คัดกรองสารประกอบที่ไม่มีประสิทธิภาพและไม่ปลอดภัยจำนวนมากขึ้นก่อนที่จะนำไปทดลองกับสัตว์ นั่นจะลดจำนวนนักวิจัยที่ทำการศึกษาสัตว์จำเป็นต้องดำเนินการ และขีดจำกัดของสัตว์ทดลองที่ต้องสัมผัสกับสารเคมี เธอกล่าว และเสริมว่า “เราจะสามารถลดความทุกข์ทรมานของสัตว์ทดลองได้อย่างมากเลยทีเดียว”