Новости

Учёные Научно-технологического университета «Сириус» совместно с коллегами из других научных учреждений провели масштабный анализ методов моделирования травм спинного мозга и определили наиболее эффективные подходы для разработки новых методов лечения. Исследование показало, что выбор правильной животной модели — от грызунов до приматов — напрямую влияет на точность прогнозирования результатов терапии для человека. Эта работа позволит оптимизировать доклинические испытания, сократить число экспериментов на животных и ускорить создание действенных методов реабилитации пациентов с повреждениями спинного мозга. Результаты исследования опубликованы в авторитетном журнале Biomedicines.

Спинной мозг — одна из самых важных частей нервной системы. Его повреждение может привести к серьёзным последствиям, включая полный паралич. Лечение таких повреждений остаётся сложной задачей, поэтому для разработки новых методов терапии специалисты проводят эксперименты на животных. Однако не все модели одинаково эффективны: одни лучше имитируют человеческие травмы, другие проще в исполнении, третьи позволяют точнее оценить процесс восстановления. Вместе с тем, выбор правильной модели — это первый шаг к созданию эффективных методов лечения. Чем точнее модель отражает реальное повреждение у человека, тем больше шансов, что препараты и терапевтические подходы, проверенные на животных, действительно помогут пациентам.  

Время для принятия верного врачебного решения критично. Чтобы решить вопрос с быстрым выбором правильной стратегии лечения, исследователи из Научно-технологического университета «Сириус», Санкт-Петербургского государственного университета и центра LIFT (Life Improvement by Future Technologies) проанализировали различные методики моделирования травм спинного мозга и определили, какие из них наиболее перспективны. Дело в том, что, когда учёные ищут новые методы лечения травм спинного мозга, они не могут сразу тестировать их на людях — это опасно. Поэтому сначала проводятся эксперименты на животных. Но и здесь есть сложности: спинной мозг мыши устроен не совсем так, как у человека, а обезьяны, хотя и ближе к нам по анатомии, слишком сложны и дороги в исследованиях.

Учёные Научно-технологического университета «Сириус» с коллегами из других российских научных учреждений проанализировали несколько сотен научных работ и выделили три основных способа моделирования травм. Первый — контузия, при которой спинной мозг подвергается удару, что позволяет имитировать повреждения, возникающие при автомобильных авариях. Второй метод — это компрессия, когда позвоночник сдавливают, создавая условия, похожие на травмы при переломах позвоночника. Третий подход заключается в частичной или полной перерезке спинного мозга, что помогает исследовать процессы восстановления нервной ткани. Каждый из них имеет свои плюсы и минусы. Например, контузия лучше отражает реальные травмы, но сложнее в контроле, а перерезка даёт чёткие результаты, но не всегда соответствует клиническим случаям.

Анализ научных данных показал, что крысы и мыши — самые популярные модели из-за простоты содержания. Однако их спинной мозг восстанавливается всё же несколько иначе, чем человеческий. В основном из-за значительных различий в строении между человеком и грызунами. Более крупные животные, например, свиньи, видятся более адекватным вариантом, ведь их анатомия ближе к человеческой, но эксперименты с ними сложнее и дороже. Рыбки данио и лягушки уникальны тем, что их спинной мозг может полностью регенерировать. Это уникальная возможность изучить, как вообще возможны подобные процессы. Наконец, приматы дают наиболее точные данные, но их использование ограничено как по этическим, так и по финансовым причинам.
Разобравшись с многообразием модельных процессов, учёные Сириуса пришли к выводу, что для различных задач лучше подходят разные модели. Так, для тестирования лекарств удобны грызуны, а для изучения долгосрочного восстановления — более сложные организмы. Например, для анализа длительных процессов восстановления лучше подойдут свиньи. 

Опубликованная работа поможет специалистам быстрее выбирать оптимальные методы исследований, ускорять разработку терапии, а также снижать количество экспериментов на животных за счёт более точных моделей. Учёные надеются, что вскоре появятся технологии, которые позволят науке меньше зависеть от подопытных животных. Так, нейрофизиологи уже активно тестируют компьютерные модели, позволяющие воссоздавать и анализировать различные варианты повреждений спинного мозга с помощью искусственного интеллекта. Но пока без животных моделей не обойтись — и теперь благодаря работе команды нейробиологов из Научно-технологического университета «Сириус», СПбГУ и Центра LIFT под руководством профессора, доктора медицинских наук Павла Мусиенко их использование станет более осмысленным и эффективным.

«Наш коллектив проделал большую работу по анализу наиболее релевантных экспериментальных моделей повреждения спинного мозга у лабораторных животных. В результате, мы предлагаем исследователям действенный алгоритм принятия решений по эффективному использованию этих моделей с учётом целей исследования, их особенностей, достоинств и недостатков каждой из моделей. Такого исследования, настолько тщательно и глубоко анализирующего вопросы экспериментального моделирования повреждений спинного мозга на животных разных видов, ранее опубликовано не было. Я благодарю всех моих коллег и очень рад, что принял участие в этом интересном проекте», — рассказывает первый автор работы, ведущий научный сотрудник, доктор биологических наук Владислав Соболев.

Работа проводилась по гранту федеральной территории, в рамках которого в этом году Научно-технологический университет «Сириус» открыл набор на новую программу магистратуры «Нейротехнологии с основами биоматериаловедения». Обучение бесплатное, подать документы и сдать экзамены можно онлайн на сайте Университета.

1