Selezneva A.I. 1, คาลาทาโนว่า A.V. 2, Afonkina O.V. 3
ผู้สมัครวิทยาศาสตร์การแพทย์ 1 คนนักวิจัยอาวุโสนักวิจัยรุ่นเยาว์ 2 คนนักวิจัยรุ่นเยาว์ 3 คน JSC "สถาบันเภสัชศาสตร์เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก"
แนวทางบูรณาการในการศึกษาสารทางเภสัชวิทยาใน VITRO, EX VIVO, ใน VIVO
คำอธิบายประกอบ
บทความนี้กล่าวถึงการวางแผนและทางเลือกที่มีประสิทธิภาพในการทำการศึกษาทดลองโดยใช้วิธีการที่เหมาะสมเพื่อกำหนดทิศทางที่เป็นไปได้ของการออกฤทธิ์ของสารทางเภสัชใน หลอดทดลอง, เช่น ร่างกาย, ใน ร่างกาย... เป้าหมายสูงสุดของการใช้วิธีการแบบบูรณาการของแบตเตอรี่คือการได้รับข้อมูลการทดลองที่เชื่อถือได้และเพียงพอในแง่ของปริมาณเพื่อลดปริมาณต้นทุนและเวลาในการวิจัยผ่านการพัฒนาความสามารถของการออกแบบการวิจัยและการใช้ข้อมูลที่ได้รับในแต่ละขั้นตอน
คำสำคัญ: การตรวจคัดกรอง, การศึกษาก่อนคลินิก, ยา, สารทางเภสัชวิทยา, ประสิทธิภาพ, ความปลอดภัย, ในหลอดทดลอง, ภายนอกร่างกาย, ในร่างกาย
เซเลซเนวา 1, คาลาทาโนวา 2, Afonkina O.V. 3
1 Kandidat Medical Sciences, นักวิจัยอาวุโส, นักวิจัยรุ่นเยาว์ 2 คน, นักวิจัยรุ่นเยาว์ 3 คน,“ Institute of Pharmacy of Saint-Petersburg”
แนวทางที่ซับซ้อนในการศึกษาตัวแทนเภสัชวิทยาใน VITRO, EX VIVO, ใน VIVO
บทคัดย่อ
บทความนี้พิจารณาการวางแผนและทางเลือกที่มีประสิทธิภาพสำหรับการศึกษาทดลองที่เกี่ยวข้องกับวิธีการที่เหมาะสมที่สุดในการระบุขอบเขตที่เป็นไปได้ของการออกฤทธิ์ของตัวแทนทางเภสัชวิทยาในหลอดทดลอง ex vivo และ in vivo เป้าหมายสูงสุดของการใช้แบตเตอรี่วิธีการแบบบูรณาการเพื่อให้ได้ข้อมูลการทดลองที่เชื่อถือได้และเพียงพอลดปริมาณต้นทุนและระยะเวลาของการศึกษาโดยการออกแบบการศึกษาที่มีความสามารถและการใช้ข้อมูลที่รวบรวมในแต่ละขั้นตอน
คำสำคัญ: การตรวจคัดกรอง, การศึกษาก่อนคลินิก, ยา, ตัวแทนทางเภสัชวิทยา, ประสิทธิภาพ, ความปลอดภัย, ในหลอดทดลอง, ex vivo, in vivo
การศึกษาประสิทธิภาพและความปลอดภัยของสารเภสัชวิทยาที่ประสบความสำเร็จโดยตรงขึ้นอยู่กับการวางแผนและการออกแบบที่มีความสามารถ มีวิธีการมากมายสำหรับการตรวจคัดกรองและการประเมินเชิงปริมาตรเกี่ยวกับทิศทางที่เป็นไปได้ของการออกฤทธิ์และคุณสมบัติที่เป็นพิษของสารทางเภสัชวิทยา วิธีการเหล่านี้สามารถแบ่งออกเป็นสามกลุ่มตามเงื่อนไขตามวิธีการใช้งาน - วิธีการในหลอดทดลอง, ex vivo, in vivo
วิธีการในหลอดทดลองหมายถึงการตรวจคัดกรองหรือการประเมินเชิงปริมาตรของประสิทธิภาพและความปลอดภัยของสารทางเภสัชวิทยาในระบบแบบจำลองโดยใช้สื่อปฏิกิริยาเอนไซม์เซลล์ไลน์ ฯลฯ ปัจจุบันวิธีการในหลอดทดลองเป็นที่นิยมอย่างมากในวงการวิทยาศาสตร์โลกทั้งจากมุมมองของนวัตกรรมชั้นสูงและ จากตำแหน่งของการปฏิบัติต่อสัตว์อย่างมีมนุษยธรรม อย่างไรก็ตามไม่แนะนำให้ จำกัด การศึกษาประสิทธิภาพและความปลอดภัยของสารทางเภสัชวิทยาด้วยวิธีการในหลอดทดลองเนื่องจากการคาดคะเนผลลัพธ์ที่ได้รับต่อสิ่งมีชีวิตทั้งหมดมีลักษณะที่มีความเสี่ยงสูง
วิธี Ex vivo มักจะแยกอวัยวะและเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิต เทคนิคเหล่านี้เป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลายและข้อมูลจากการศึกษาของ ex vivo มีแนวโน้มที่จะเกี่ยวข้องกับทางการแพทย์มากกว่า อย่างไรก็ตามเช่นเดียวกับวิธีการในหลอดทดลองผลของการศึกษา ex vivo ไม่สามารถเป็นพื้นฐานสำหรับการเริ่มการทดลองทางคลินิกของสารทางเภสัชวิทยา
วิธีการในร่างกายเป็นวิธีคลาสสิกสำหรับเภสัชวิทยาทดลองและเป็นการศึกษาในสัตว์หลายชนิดและสายพันธุ์ วิธีการในร่างกายช่วยให้ได้ผลลัพธ์ที่น่าเชื่อถือและเพียงพอในแง่ของปริมาณซึ่งสามารถคาดการณ์ได้สำเร็จในคลินิก มีข้อมูลจำนวนมากเกี่ยวกับลักษณะทางกายวิภาคสรีรวิทยาชีวเคมีและอื่น ๆ ของชนิดและสายพันธุ์ของสัตว์ทดลองซึ่งทำให้สามารถกำหนดระดับความเกี่ยวข้องกับมนุษย์และทำนายผลการศึกษาทางคลินิกของสารทางเภสัชวิทยา อย่างไรก็ตามแม้จะมีเนื้อหาข้อมูลสูงจากการศึกษาในร่างกาย แต่แนวทางที่ประสบความสำเร็จที่สุดในการพัฒนาการออกแบบการวิจัยสามารถให้ได้จากผลการศึกษาในหลอดทดลองและภายนอกร่างกาย วิธีการเหล่านี้ยังสามารถลดจำนวนสัตว์ในการทดลองได้อย่างมีนัยสำคัญซึ่งมีความสำคัญหลักจากมุมมองของจริยธรรมทางชีวภาพ
งานนี้ระบุตัวเลือกที่เป็นไปได้สำหรับการประเมินประสิทธิผลของสารทางเภสัชวิทยาอย่างครอบคลุมโดยใช้วิธีการในหลอดทดลอง, ex vivo และ in vivo การใช้วิธีการแบบบูรณาการทำให้การศึกษาทดลองมีข้อมูลและเชื่อถือได้มากที่สุด
การประเมินประสิทธิภาพของสารเภสัชวิทยาอย่างครอบคลุมใน หลอดทดลอง, เช่น ร่างกาย และใน ร่างกาย
สำหรับการศึกษาประสิทธิภาพของสารทางเภสัชวิทยาการตรวจคัดกรองฤทธิ์ทางเภสัชวิทยาการศึกษานำร่องและการศึกษากลไกการออกฤทธิ์มีความสำคัญเป็นพิเศษ ดังนั้นสารทางเภสัชวิทยาใหม่สามารถสังเคราะห์หรือหาได้จากวัตถุดิบทางธรรมชาติโดยใช้วิธีการต่าง ๆ สามารถแยกสเตอริโอไอโซเมอร์หรือสารจำนวนมากที่มีโครงสร้างแตกต่างกันโดยกลุ่มฟังก์ชันหนึ่งหรือหลายกลุ่มได้ การดำเนินการศึกษาอย่างครบถ้วนของผู้สมัครแต่ละคนต้องใช้เวลาต้นทุนทางเศรษฐกิจและการใช้สัตว์จำนวนมาก การใช้วิธีการในหลอดทดลองและภายนอกร่างกายในกรณีส่วนใหญ่ช่วยให้สามารถเลือกผู้สมัครที่มีแนวโน้มดีที่สุดและลดปริมาณการวิจัย
การศึกษาในร่างกายให้ข้อมูลเชิงปริมาตรที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการประมาณค่าคลินิก การใช้รูปแบบต่างๆของโรคในสัตว์ตลอดจนการใช้สายพันธุ์ดัดแปลงพันธุกรรมก่อให้เกิดกลไกการออกฤทธิ์ทางเภสัชวิทยาปริมาณที่มีประสิทธิผลการเปลี่ยนแปลงของค่าเครื่องหมายทางพยาธิวิทยาในระหว่างการใช้หลักสูตรระยะยาวเป็นต้น
ตัวอย่างเช่นเรานำเสนอการศึกษาที่ครอบคลุมเกี่ยวกับประสิทธิภาพของสารทางเภสัชวิทยา X ซึ่งอาจมีคุณสมบัติในการต้านอนุมูลอิสระและการป้องกันหัวใจในระบบวิธีการในหลอดทดลอง ex vivo และ in vivo
การออกแบบการศึกษาแสดงไว้ในตารางที่ 1
ตารางที่ 1 - การออกแบบการศึกษาประสิทธิผลของสารเภสัชวิทยา X อย่างครอบคลุม
ในขั้นตอนแรกของการศึกษากลไกการออกฤทธิ์ในหลอดทดลองพบว่าสารเภสัชวิทยา X มีลักษณะเด่นด้วยประสิทธิภาพที่เด่นชัดซึ่งสัมพันธ์กับไฮดรอกซิลอนุมูลและเปอร์ออกซิเดชั่นของไขมัน (ตารางที่ 2)
ตารางที่ 2 - ประสิทธิผลของสารทางเภสัชวิทยา X ในการศึกษาในหลอดทดลอง 
ประสิทธิผลของสารเภสัชวิทยา X เกินกว่ายาอ้างอิง Y
ได้รับการยอมรับว่าการมีคุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระของสารทางเภสัชวิทยาเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติในการป้องกันเซลล์ การศึกษาทางคลินิกและการทดลองจำนวนมากระบุว่าความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชั่นมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาโรคหัวใจและหลอดเลือดเช่นโรคหลอดเลือดหัวใจความดันโลหิตสูงหลอดเลือดความไม่เพียงพอของหลอดเลือดและภาวะหัวใจล้มเหลว
ผลของการศึกษาในหลอดทดลองทำให้สามารถกำหนดทิศทางหลักของการออกแบบการทดลองทั้งในร่างกายและในร่างกายรวมทั้งสร้างกลไกที่เป็นไปได้ในการออกฤทธิ์ของสารทางเภสัชวิทยา
ขั้นตอนที่สองของการวิจัยคือการตรวจสอบคุณสมบัติการป้องกันหัวใจของสารทางเภสัชวิทยา X ในการทดลอง ex vivo ที่ดำเนินการกับหัวใจที่แยกได้ตามวิธี Langendorff การศึกษาดำเนินการโดยใช้สารเภสัชวิทยา X ในปริมาณสามครั้ง
จากการศึกษาขั้นที่สองพบว่าค่าของความดัน (LVP) และอัตราการหดตัว (dP / dt max) ของหัวใจห้องล่างด้านซ้ายกับพื้นหลังของภาวะขาดเลือดตามด้วย reperfusion ของหัวใจที่แยกได้เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติซึ่งอาจบ่งบอกถึงผลของ inotropic ในเชิงบวกของยา (รูปที่ 1 ).
รูป: 1 - ประสิทธิภาพของสารเภสัชวิทยา X ในการศึกษานอกร่างกาย
ข้อมูลที่ได้รับจากการศึกษาในหลอดทดลองและภายนอกร่างกายชี้ให้เห็นถึงกลไกสำคัญของการออกฤทธิ์และฤทธิ์ทางเภสัชวิทยาของสารดังนั้นเพื่อวางแผนการทดลองในร่างกาย
ดังนั้นเนื่องจากสารทางเภสัชวิทยาในหลอดทดลองและภายนอกร่างกาย X มีลักษณะเด่นด้วยฤทธิ์ป้องกันหัวใจและผลต่อระบบต้านอนุมูลอิสระจึงเลือกแบบจำลองของโรคหัวใจและหลอดเลือดเพื่อศึกษากิจกรรมเฉพาะในร่างกายการเกิดโรคที่เกี่ยวข้องกับความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชั่นและการหดตัวของกล้ามเนื้อหัวใจบกพร่อง : กล้ามเนื้อหัวใจตายเฉียบพลันและความดันโลหิตสูง
อันเป็นผลมาจากการศึกษาประสิทธิผลของสารเภสัชวิทยา X ในร่างกายต่อแบบจำลองของกล้ามเนื้อหัวใจตายเฉียบพลันได้กำหนดผลกระทบต่อพารามิเตอร์ทางสรีรวิทยาและชีวเคมีของพยาธิวิทยาแบบจำลอง (ตารางที่ 3)
ตารางที่ 3 - ประสิทธิผลของสารเภสัชวิทยา X ต่อพื้นหลังของการสร้างแบบจำลองภาวะกล้ามเนื้อหัวใจตายเฉียบพลันในหนู, M ± m 
จากการศึกษาประสิทธิภาพของสารเภสัชวิทยา X ในร่างกายหนูที่มีความดันโลหิตสูงตามธรรมชาติพบว่าความดันโลหิตซิสโตลิก (SBP) และไดแอสโตลิก (DBP) ลดลงอย่างเห็นได้ชัดทั้งก่อนการใช้สารเภสัชวิทยา X และ 1 ชั่วโมงหลังจากนั้น (ตารางที่ 4)
ตารางที่ 4 - การเปลี่ยนแปลงความดันโลหิตระหว่างการใช้สารเภสัชวิทยา X 
หมายเหตุ - * p ‹0.05 เมื่อเปรียบเทียบกับกลุ่มควบคุม
ดังนั้นจากการใช้การประเมินที่ครอบคลุมทั้งในหลอดทดลอง ex vivo และ in vivo จึงได้มีการกำหนดประสิทธิภาพสูงของสารเภสัชวิทยา X ใหม่และกำหนดกลไกการออกฤทธิ์ที่เป็นไปได้ ผลการรักษาโรคหัวใจและหลอดเลือดของยาได้รับการกำหนดขึ้นจากรูปแบบของหัวใจที่แยกได้โดยวิธี Langendorff และในการสร้างแบบจำลองของกล้ามเนื้อหัวใจตายเฉียบพลันจากการทดลองในร่างกาย เมื่อใช้ยาตัวใหม่ในสัตว์ที่มีความดันโลหิตสูงตามธรรมชาติพบว่าความดันโลหิตลดลงอย่างต่อเนื่องรวมทั้งตัวเลขความดันเริ่มต้นลดลงเมื่อสิ้นสุดการรักษา พบว่าบทบาทสำคัญในการทำให้เกิดผลทางเภสัชวิทยาของสารทางเภสัชวิทยา X เกิดจากฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระซึ่งได้รับการยืนยันจากการศึกษาความสามารถในการต่อต้านอนุมูลอิสระและการสร้างใหม่ในหลอดทดลอง
การใช้วิธีการในหลอดทดลองและ ex vivo ทำให้สามารถลดปริมาณของสัตว์ทดลองลงได้อย่างมากเนื่องจากจากผลการทดลองได้เลือกปริมาณสารเภสัชวิทยา X ที่มีประสิทธิผลและรูปแบบการทดลองที่เหมาะสมที่สุด
วรรณคดี
- E. B. Menshchikova ความเครียดออกซิเดทีฟ: เงื่อนไขทางพยาธิวิทยาและโรค - โนโวซีบีสค์: ARTA, 2008.284 p;
- Toropova Ya.G. การหลอมรวมของหัวใจที่แยกตัวโดยวิธี Langendorff และ Nilly: การใช้งานที่มีศักยภาพในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ / Ya.G. Toropova, N.Yu. Osyaev, R.A. Mukhamadiyarov // เวชศาสตร์การแปล - 2557. ครั้งที่ 4 - ส. 34-39.
อ้างอิง
- รัสเซล W.M.S. , เบิร์ช, R.L. หลักการของเทคนิคการทดลองอย่างมีมนุษยธรรม - ลอนดอน: Methuen & Co. 238 น.;
- คำสั่ง 2010/63 / EU ของรัฐสภายุโรปและของสภาเมื่อวันที่ 22 กันยายน 2010 เกี่ยวกับการคุ้มครองสัตว์ที่ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางวิทยาศาสตร์ // วารสารทางการของสหภาพยุโรป 2553. หน้า 33-79;
- วิทยาศาสตร์มนุษยธรรมในศตวรรษที่ 21: บทคัดย่อของการประชุมโลกครั้งที่ 9, ปราก, 2014. เล่ม 3, No. 1.336 น.;
- Mathers J. การตอบสนองของสารต้านอนุมูลอิสระและ cytoprotective ต่อความเครียดรีดอกซ์ // Biochem Soc Symp. - Vol. 71. - ป. 157-176;
- Addabbo F. Mitochondria และ Reactive Oxygen Species / F.Adabbo, M. Montagnani, M.S. Goligorsky // ความดันโลหิตสูง. - 2552.53. - หน้า 885-892;
- Men'shhikova E.B. ความเครียด Okislitel'nyj: Patologicheskie sostojanija i zabolevanija - โนโวซีบีสค์: ARTA, 2008.284 วิ;
- Toropova Ja.G. Perfuzija izolirovannogo serdca metodom Langendorf i Nilli: vozmozhnosti primenenija v nauchnyh issledovanijah / Ja.G. Toropova, N.Ju. Osjaev, R.A. Muhamadijarov // Transljacionnaja medicina - 2557. ครั้งที่ 4 - ส. 34-39.
-“ ใน (บน) สิ่งมีชีวิต”) นั่นคือ“ ภายในสิ่งมีชีวิต” หรือ“ ภายในเซลล์”
ในทางวิทยาศาสตร์ ในร่างกาย หมายถึงการทดลองเกี่ยวกับเนื้อเยื่อที่มีชีวิต (หรือภายใน) กับสิ่งมีชีวิต การใช้คำนี้ไม่รวมถึงการใช้ส่วนหนึ่งของสิ่งมีชีวิต (ตามที่ทำในการทดสอบ ในหลอดทดลอง) หรือใช้สิ่งมีชีวิตที่ตายแล้ว การทดสอบสัตว์และการทดลองทางคลินิกเป็นรูปแบบของการวิจัย ในร่างกาย.
ดูสิ่งนี้ด้วย
| นี่คือบทความฉบับร่างเกี่ยวกับชีววิทยา คุณสามารถช่วยโครงการได้โดยการเพิ่ม
ถ้าเป็นไปได้ควรแทนที่โน้ตนี้ด้วยโน้ตที่แม่นยำกว่า |
เขียนรีวิวเกี่ยวกับ "In vivo"
ในร่างกายที่ตัดตอนมา
"ไม่ตอนนี้พวกเขาจะทิ้งมันไปตอนนี้พวกเขาจะต้องตกใจกับสิ่งที่พวกเขาทำลงไป!" ปิแอร์คิดอย่างไร้จุดหมายตามฝูงชนที่กำลังเคลื่อนตัวออกจากสนามรบแต่ดวงอาทิตย์ที่ถูกบดบังด้วยควันยังคงสูงอยู่ด้านหน้าและโดยเฉพาะทางด้านซ้ายใกล้กับเมืองเซมยอนอฟสกีมีบางสิ่งที่ควันเดือดและเสียงกึกก้องของภาพการยิงและปืนใหญ่ไม่เพียง แต่ไม่บรรเทาลงเท่านั้น แต่ยังทวีความรุนแรงจนสิ้นหวังเหมือนคนที่เครียด กรีดร้องด้วยความแข็งแกร่งครั้งสุดท้าย
การกระทำหลักของการต่อสู้ของ Borodino เกิดขึ้นในพื้นที่นับพันความเข้าใจระหว่าง Borodin และ Bagration (นอกพื้นที่นี้ในอีกด้านหนึ่งรัสเซียได้ทำการสาธิตทหารม้าของ Uvarov ในครึ่งวันในทางกลับกันด้านหลัง Utitsa มีการปะทะกันระหว่าง Poniatovsky และ Tuchkov แต่เป็นการกระทำที่แยกจากกันและอ่อนแอสองครั้งเมื่อเทียบกับสิ่งที่เกิดขึ้นกลางสนามรบ ) บนสนามระหว่างโบโรดิโนและฟลัชใกล้ป่าบนพื้นที่โล่งและมองเห็นได้จากทั้งสองฝ่ายการต่อสู้หลักเกิดขึ้นด้วยวิธีที่ง่ายและแยบยลที่สุด
การวิจัยดำเนินการกับจุลินทรีย์เซลล์หรือโมเลกุลทางชีวภาพที่อยู่นอกบริบททางชีววิทยาปกติ เรียกขานเรียกว่าการทดลองในหลอดทดลอง การศึกษาทางชีววิทยาและสาขาย่อยเหล่านี้มักดำเนินการในหลอดทดลองขวดอาหารเลี้ยงเชื้อ ฯลฯ และตั้งแต่เริ่มต้นอณูชีววิทยาได้รวมวิธีการที่เรียกว่า omics การศึกษาที่ใช้ส่วนประกอบของร่างกายที่แยกได้จากสภาพแวดล้อมทางชีววิทยาปกตินั้นมีรายละเอียดและสะดวกกว่าการวิเคราะห์ด้วยสิ่งมีชีวิตทั้งหมด ในทางตรงกันข้ามการศึกษาในร่างกายจะดำเนินการกับสัตว์รวมทั้งมนุษย์และทั้งพืช
ตัวอย่างของ
ตัวอย่างของการศึกษาในหลอดทดลอง: การแยกการเจริญเติบโตและการระบุเซลล์ที่ได้จากสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ (การเพาะเลี้ยงเซลล์หรือการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ) ส่วนประกอบใต้เซลล์ (ไมโตคอนเดรียหรือไรโบโซม); สารสกัดจากเซลล์หรือเซลล์ใต้เซลล์ (เช่นจมูกข้าวสาลีหรือสารสกัดจากเรติคูโลไซต์); โมเลกุลบริสุทธิ์เช่นโปรตีน DNA หรือ RNA); และการผลิตยาปฏิชีวนะและยาในอุตสาหกรรม ไวรัสที่ทำซ้ำเฉพาะในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตได้รับการศึกษาในห้องปฏิบัติการในการเพาะเลี้ยงเซลล์หรือเนื้อเยื่อและนักสัตววิทยาหลายคนเรียกงานนี้ในหลอดทดลองเพื่อแยกความแตกต่างจากการทำงานในร่างกายในสัตว์ทั้งตัว
- ปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรสเป็นวิธีการคัดลอกลำดับดีเอ็นเอและอาร์เอ็นเอที่เฉพาะเจาะจงในหลอดทดลอง
- การทำให้โปรตีนบริสุทธิ์คือการแยกโปรตีนเฉพาะออกจากส่วนผสมที่ซับซ้อนซึ่งในหลาย ๆ กรณีจะได้รับจากเซลล์หรือเนื้อเยื่อที่ทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน
- การปฏิสนธินอกร่างกายจะดำเนินการในจานโดยใช้อสุจิและไข่ จากนั้นตัวอ่อนที่ปฏิสนธิจะถูกฝังเข้าไปในมดลูกของมารดา
- การวินิจฉัยในหลอดทดลองเป็นการทดสอบทางห้องปฏิบัติการทางการแพทย์และสัตวแพทย์ที่หลากหลาย จำเป็นสำหรับการวินิจฉัยโรคและติดตามสภาพทางคลินิกของผู้ป่วยและตัวอย่างเลือดเซลล์หรือเนื้อเยื่ออื่น ๆ ของผู้ป่วยใช้เป็นวัสดุ
การทดสอบในหลอดทดลองใช้เพื่อระบุลักษณะเฉพาะของการดูดซับการกระจายการเผาผลาญและการขับถ่าย (ARME) ของยาหรือสารเคมีทั่วไปภายในสิ่งมีชีวิต ตัวอย่างเช่นการทดลองกับเซลล์ Caco-2 จะช่วยประเมินการดูดซึมของสารประกอบผ่านเยื่อเมือก ระบบทางเดินอาหาร... คุณสามารถกำหนดการแบ่งปันการเชื่อมต่อระหว่างอวัยวะเพื่อศึกษากลไกการกระจาย สารแขวนลอยหรือการเพาะเลี้ยงในจานของเซลล์ตับหลักหรือเซลล์คล้ายตับ (HepG2, HepaRG) สามารถใช้เพื่อศึกษาและ การหาปริมาณ การเผาผลาญของสารเคมี พารามิเตอร์เหล่านี้ของกระบวนการ ARME สามารถรวมเข้ากับสิ่งที่เรียกว่า“ แบบจำลองเภสัชจลนศาสตร์ทางสรีรวิทยา” หรือ FMFO
วิดีโอการวิจัยในหลอดทดลอง
ประโยชน์ในหลอดทดลอง
การศึกษาในหลอดทดลองช่วยให้สามารถวิเคราะห์เฉพาะสายพันธุ์ได้ง่ายกว่าสะดวกและละเอียดกว่าการวิเคราะห์สิ่งมีชีวิตทั้งหมด เช่นเดียวกับการวิจัยในสัตว์ทั้งตัวกำลังเข้ามาแทนที่การวิจัยในมนุษย์มากขึ้นการวิจัยในหลอดทดลองกำลังแทนที่การวิจัยในสัตว์ทั้งตัว
เรียบง่าย
สิ่งมีชีวิตดูเหมือนจะเป็นระบบการทำงานที่ซับซ้อนมากซึ่งเกิดจากยีนโปรตีนและโมเลกุลอาร์เอ็นเอนับหมื่นอิออนอนินทรีย์ของสารประกอบอินทรีย์ขนาดเล็กและเชิงซ้อน สภาพแวดล้อมที่พวกมันอยู่ถูกจัดระเบียบเชิงพื้นที่โดยเยื่อหุ้มเซลล์และในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์อวัยวะและระบบต่างๆมีหน้าที่รับผิดชอบต่อสิ่งนี้ ส่วนประกอบมากมายเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันและกับสิ่งแวดล้อมในการแปรรูปอาหารกำจัดของเสียเคลื่อนย้ายส่วนประกอบไปยังสถานที่ที่เหมาะสมและตอบสนองต่อโมเลกุลของสัญญาณแสงสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ความร้อนเสียงรสชาติความสมดุลและการสัมผัส
ความซับซ้อนนี้ทำให้ยากที่จะระบุความสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบแต่ละส่วนตลอดจนการศึกษาฟังก์ชันพื้นฐานทางชีววิทยา การทำงานในหลอดทดลองช่วยลดความซับซ้อนของระบบภายใต้การตรวจสอบเพื่อให้นักวิจัยสามารถมุ่งเน้นไปที่ส่วนประกอบจำนวนน้อยได้
ตัวอย่างเช่นการระบุโปรตีนในระบบภูมิคุ้มกัน (เช่นแอนติบอดี) และกลไกที่พวกมันรับรู้และผูกมัดกับแอนติเจนต่างประเทศก็ยังไม่ชัดเจน อย่างไรก็ตามการใช้งานในหลอดทดลองอย่างกว้างขวางทำให้สามารถแยกโปรตีนระบุเซลล์และยีนที่ผลิตและตรวจสอบลักษณะทางกายภาพของการมีปฏิสัมพันธ์กับแอนติเจน นอกจากนี้ยังสามารถระบุได้ว่าปฏิสัมพันธ์นี้นำไปสู่สัญญาณเซลล์ที่กระตุ้นส่วนประกอบอื่น ๆ ของระบบภูมิคุ้มกันอย่างไร
ความจำเพาะของสายพันธุ์
ข้อดีอีกประการหนึ่งของวิธีการในหลอดทดลองคือเซลล์ของมนุษย์สามารถศึกษาได้โดยไม่ต้อง "การคาดการณ์" จากการตอบสนองของเซลล์ของสัตว์ทดลอง
สะดวกสบายระบบอัตโนมัติ
วิธีการในหลอดทดลองสามารถย่อขนาดและอัตโนมัติทำให้มีวิธีการคัดกรองปริมาณงานสูงสำหรับการทดสอบโมเลกุลทางพิษวิทยาหรือเภสัชวิทยา
ข้อเสีย
ข้อเสียเปรียบหลักของการศึกษาทดลองในหลอดทดลองคือเป็นการยากที่จะคาดการณ์ผลลัพธ์กลับไปที่ชีววิทยาของสิ่งมีชีวิตที่ไม่เสียหาย ผู้วิจัยในหลอดทดลองต้องระมัดระวังเพื่อหลีกเลี่ยงการตีความผลลัพธ์มากเกินไป สิ่งนี้สามารถนำไปสู่ข้อสรุปที่ผิดพลาดเกี่ยวกับชีววิทยาของร่างกายและระบบ
ตัวอย่างเช่นนักวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนายาไวรัสชนิดใหม่เพื่อรักษาการติดเชื้อไวรัสที่ทำให้เกิดโรค (เช่น HIV-1) อาจสรุปได้ว่ายาที่มีศักยภาพช่วยป้องกันไม่ให้ไวรัสจำลองในหลอดทดลอง (โดยปกติจะอยู่ในเซลล์เพาะเลี้ยง) อย่างไรก็ตามก่อนที่จะใช้ยาในสภาพแวดล้อมทางคลินิกยาจะได้รับการทดลองในร่างกายหลายชุดเพื่อกำหนดระดับความปลอดภัยและประสิทธิภาพในสิ่งมีชีวิตที่ไม่ถูกทำลาย (โดยปกติจะเรียงตามลำดับในสัตว์ขนาดเล็กสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและมนุษย์) โดยปกติยาที่ได้รับการคัดเลือกส่วนใหญ่ที่มีประสิทธิภาพในหลอดทดลองจะไม่ได้ผลในร่างกายเนื่องจากปัญหาในการส่งยาไปยังเนื้อเยื่อที่เป็นโรคความเป็นพิษต่อส่วนสำคัญของร่างกายที่ไม่ได้สะท้อนให้เห็นในการศึกษาเบื้องต้นในหลอดทดลองหรือปัญหาอื่น ๆ ...
ในหลอดทดลองถึงการประมาณค่าในร่างกาย (IVIVE)
ผลลัพธ์ที่ได้จากการทดลองในหลอดทดลองมักไม่สามารถเปลี่ยนรูปแบบเพื่อทำนายการตอบสนองของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดในร่างกายได้ ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่จะต้องพัฒนาขั้นตอนที่สอดคล้องและเชื่อถือได้สำหรับการคาดคะเนจากผลการทดลองในหลอดทดลองไปจนถึงผลในร่างกาย โดยทั่วไปมีการตัดสินใจสองประการ:
- เพิ่มความซับซ้อนของระบบในหลอดทดลองสำหรับการสร้างเนื้อเยื่อและปฏิสัมพันธ์ระหว่างกัน (เช่นเดียวกับระบบมนุษย์บนชิป)
- การใช้การสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อจำลองพฤติกรรมของระบบที่ซับซ้อนเป็นตัวเลขโดยที่ข้อมูลในหลอดทดลองจะให้ค่าพารามิเตอร์แบบจำลอง
ทั้งสองแนวทางไม่เข้ากัน: ระบบในหลอดทดลองที่ได้รับการปรับปรุงจะให้ข้อมูลที่แม่นยำยิ่งขึ้นสำหรับแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ ในทางกลับกันการทดลองในหลอดทดลองที่มีความซับซ้อนมากขึ้นกำลังรวบรวมข้อมูลที่ซับซ้อนท้าทายและมีแนวโน้มที่จะรวมเข้าด้วยกันมากขึ้นเรื่อย ๆ นี่คือที่ที่จำเป็นต้องใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์เช่นชีววิทยาระบบ
การอนุมานทางเภสัชวิทยา
ในทางเภสัชวิทยาการศึกษา IVIVE สามารถใช้เพื่อประมาณเภสัชจลนศาสตร์ (PK) หรือเภสัชพลศาสตร์ (PD) เนื่องจากเวลาและความรุนแรงของการสัมผัสกับเป้าหมายที่กำหนดขึ้นอยู่กับเวลาความเข้มข้นของยาที่มีศักยภาพ (โมเลกุลหรือสารที่เกี่ยวข้อง) ในพื้นที่เป้าหมายความไวของเนื้อเยื่อและอวัยวะในร่างกายอาจแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิงหรือแม้กระทั่งตรงกันข้ามกับที่พบในเซลล์เพาะเลี้ยงในหลอดทดลอง ... สิ่งนี้บ่งชี้ว่าเอฟเฟกต์การคาดการณ์ที่สังเกตได้ในหลอดทดลองจำเป็นต้องใช้แบบจำลอง PK เชิงปริมาณในร่างกาย โดยทั่วไปแล้วโมเดล PK ที่อิงตามหลักสรีรวิทยา (FMFO) ถือได้ว่ามีบทบาทสำคัญในการประมาณค่า
ในกรณีของผลกระทบในระยะเริ่มต้นหรือผลกระทบที่ไม่มีการสื่อสารระหว่างเซลล์สันนิษฐานว่าความเข้มข้นของการสัมผัสเซลลูลาร์ที่เท่ากันก่อให้เกิดผลกระทบในเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณทั้งในหลอดทดลองและในร่างกาย ในสถานการณ์เช่นนี้การพัฒนาแบบจำลอง PD อย่างง่ายของความสัมพันธ์การตอบสนองต่อปริมาณยาที่สังเกตได้ในหลอดทดลองและเปลี่ยนรูปแบบโดยไม่มีการปรับเปลี่ยนเพื่อทำนายผลกระทบในร่างกาย
กำลังโหลด ...