При создании и тестировании своих бездымных продуктов ученые научно-исследовательского центра компании «Филип Моррис Интернэшнл» (ФМИ) используют самые современные технологии, проводят исследования в различных сферах современной науки. Эти исследования выходят далеко за рамки воздействия инновационных продуктов ФМИ на человеческий организм — они влияют на развитие науки в целом.
Искусственное легкое вместо подопытного кролика
Клинические испытания на животных в
Исследователи, которым для работы требуется проведение экспериментов на лабораторных животных, в первую очередь люди. Еще в середине прошлого века после выхода в свет книги У. Рассела и Р. Берча The Principles of Humane Experimental Technique научное сообщество приняло принципы «3R». Реализация этой концепции невозможна без использования сверхсовременных технологий. Органотипические культуры,
Первый и самый важный принцип — отказаться от использования животных в опытах, когда это возможно, использовав альтернативные методы исследования. К ним относят: методики in vitro, в которых используют органы, ткани и клетки (живые системы); физические и механические системы и химические технологии (неживые системы); компьютерное моделирование.
Культуры клеток тканей (in vitro) с успехом используются для определения токсичности химических соединений в доклинических исследованиях. Ученые ФМИ разработали серию гуманизированных моделей in vitro, которые позволяют решить проблему переноса и интерпретации данных, полученных от экспериментов с разными видами.
Эти модели представляют собой первичные клетки человека, культивируемые в двух (2D) или трех (3D) измерениях. Они подвергаются воздействию отдельных тестируемых компонентов (для
Системные подходы к оценке токсикологического риска, математические модели биологических сетей и изменения экспрессии генов, молекулярные изменения, возникающие после различных условий воздействия, анализируются и интегрируются с другими биологическими конечными точками. Измеренные биологические изменения также определяются количественно, что позволяет проводить прямое сравнение воздействия, вызванного воздействием сигаретного дыма или аэрозолями продуктов с пониженным воздействием.
У двухмерных культур клеток есть недостатки. Культуральная среда не допускает прямого воздействия сложных аэрозолей. Кроме того, двухмерная культура в чашке Петри очень сильно отличается от реального человека. Клетки человеческого организма формируют сложные трехмерные структуры, выполняющие разные функции и взаимодействующие друг с другом.
Более сложные, более совершенные и более приближенные к физиологическим живые системы —
А вместо сердца —
В январе 2020 года был успешно завершен длившийся восемь лет проект
Разрабатываемые в
Среди них:
При изучении атерогенеза (процесса атеросклеротического поражения) традиционно проводились эксперименты на грызунах. В соответствии с принципом 3R лабораторным животным нашли замену — созданную на микрофлюидном чипе модель кровеносного микрососуда. Среди разработок ученых «Куба» также есть мультиорганные системы, объединяющие на одном чипе несколько органов — легкие и печень, совместная культура бронхов и сфероидов клеток печени.
О достижениях ученых ФМИ в области создания
На службе системной токсикологии
Значительная часть проводимых в «Кубе» исследований связана с системной токсикологией. В ней применяются принципы и методы системной биологии, в том числе используется такой инструмент всестороннего анализа процессов, происходящих в биологической системе, как омиксные технологии. Омиксными называют технологии, основанные на достижениях геномики, транскриптомики, протеомики, метаболомики.
Эти науки изучают устройство генома, генов и происходящих в них процессов, структур ДНК, РНК, белков и их комплексов, метаболических комплексов живых клеток.
Системная токсикология в значительной степени опирается на интеграцию различных модальностей данных, полученных in vitro, in vivo и in silico (в компьютерных моделях), которые позволяют оценить изменения, происходящие на разных биологических уровнях.
Для работ в сфере системной токсикологии требуются сложная передовая технологическая инфраструктура и современное научное оборудование.
В отличие от генетики, занимающейся отдельными генами или наборами генов, вовлеченных в конкретный биологический процесс, геномика направлена на анализ структуры генома как единого целого и занимается изучением всей совокупности происходящих процессов и обеспечивающих их механизмов. Геномика как отдельное направление тесно связана с развитием технологии секвенирования ДНК и РНК с биоинформатическим анализом структуры и функции полного набора молекул нуклеиновых кислот. Протеомика, в свою очередь, изучает не гены, а белки: их аминокислотную последовательность, пространственную структуру, а также посттрансляционные модификации. Технологическая платформа для токсикопротеомики, существующая при объединении методов протеомики и