نقش مهم ازدر شرایط آزمایشگاهیمدل های غربالگری در کشف مواد مخدر غیرقابل انکار است. این مدلها با شبیه سازی تعامل بین داروها و بیومولکول ها ، بینش های اولیه در مورد خصوصیات فیزیکوشیمیایی ، مسیرهای متابولیک ، تعامل دارویی و نفوذپذیری ترانسمیبران مولکولهای کاندید را ارائه می دهند. این پیش بینی ها به طور ناشناخته به درک عمیق تر از مکانیسم های دارویی عمل می کنند بلکه راهنمایی های ارزشمندی را برای بعدی ارائه می دهندداخل بدنتست.
با این حال ، تصدیق تفاوت های ذاتی بین محیط کنترل شده بسیار مهم استدر شرایط آزمایشگاهیمدل ها و محیط پیچیده بیوشیمیایی یک ارگانیسم زنده. این اختلافات می تواند از عوامل مختلفی از جمله پیچیدگی سیستم های بیولوژیکی ، فعل و انفعالات بین سلولی و شرایط فیزیولوژیکی متفاوت بیندر شرایط آزمایشگاهیوتداخل بدنتنظیمات
با توجه به این اختلافات ، نتایجدر شرایط آزمایشگاهیسنجش فعالیت ممکن است کاملاً منعکس کننده اثربخشی واقعی یک دارو نباشدداخل بدنبشر بنابراین ، در حالی کهدر شرایط آزمایشگاهیمدل های غربالگری موقعیت ضروری در رشد داروهای اولیه را دارند ، آنها نمی توانند جایگزین شوندداخل بدنآزمایش آژانس های نظارتی در سراسر جهان ارائه خدمات جامعداخل بدنداده های قبل از داروی جدید برای انتشار بازار می تواند تأیید شود و از ایمنی و اثربخشی آن اطمینان حاصل شود.
استفاده مستقیم از افراد انسانی برای غربالگری مواد مخدر به وضوح غیر عملی است. از دیدگاه اخلاقی ، تجویز داروهای معتبر به اندازه کافی برای انسان خطرات بالقوه سلامتی را ایجاد می کند و می تواند اعتماد عمومی را به صنعت توسعه دارویی از بین ببرد. از دیدگاه اقتصادی ، محاکمات انسانی نیاز به سرمایه گذاری منابع قابل توجهی دارند و مشروط به عدم اطمینان قابل توجهی هستند و از ابتدا فشار مالی قابل توجهی را بر روی پروژه های تحقیقاتی قرار می دهند.
در نتیجه ، ایجاد مؤثر و عملیمدل های حیوانیبرای ارزیابی اثرات داروهای کاندیدای بر روی بدن انسان و پیشرفت بیماری به یک گام ضروری در تولید دارو تبدیل شده است. مدل های حیوانی می توانند پاتوژنز و فرآیندهای پاتوفیزیولوژیکی بیماریهای انسانی را شبیه سازی کنند و یک محیط آزمایشی را فراهم کنند که از نزدیک شرایط انسان را نزدیک کند. از طریق مدل های حیوانات ، ارزیابی جامع از ایمنی ، اثربخشی و خصوصیات فارماکوکینتیک داروهای کاندیداها می تواند انجام شود و پشتیبانی قوی برای آزمایشات بالینی بعدی ارائه می دهد.
در این مقاله با هدف ارائه بینش های ارزشمند برای تلاشهای تحقیقاتی آینده ، به بررسی برنامه ها و مزایای مدل های حیوانات در توسعه دارو می پردازیم. (با توجه به محدودیت های طول ، این موضوع در دو بخش پوشش داده می شود. قسمت 1 در مورد ایجاد و طبقه بندی مدل های حیوانات بحث خواهد کرد ، در حالی که قسمت 2 به مدل های حیوانات کلاسیک می پردازد.)
2. ایجاد مدل های حیوانات
2.1 مداخله شیمیایی
ایجاد مدلهای حیوانی از طریق مداخله شیمیایی شامل تجویز مواد شیمیایی خاص به حیوانات ، چه از طریق تزریق یا تغذیه ، برای القاء تغییرات خاص پاتوفیزیولوژیکی است. جنبه های مهم این روش با انتخاب ماده شیمیایی مناسب و دوز صحیح برای اطمینان از القای پایدار و قابل تکرار تغییرات پاتولوژیک در حیوان.
مدل مدیریت MPTP برایبیماری پارکینسونبه عنوان یک نمونه اصلی خدمت می کند. MPTP (1- متیل {1}}} {-1 ، 2،3 ، {5}} tetrahydropyridine) یک نوروتوکسین است که به طور انتخابی به نورونهای دوپامینرژیک در ذات نیگرا آسیب می رساند ، و منجر به کاهش در سطح Partology و Mimicking the Mimickings می شود
برنامه خاص شامل انتخاب فشار و سن مناسب حیوانات ، مانند موش های C57BL/6 است که معمولاً استفاده می شود. پس از آن ، دوز MPTP بر اساس هدف آزمایشی و وزن بدن حیوانات محاسبه و تعیین می شود. به طور معمول ، MPTP از طریق تزریق داخل صفاقی ، یک بار در روز ، به مدت چند روز تا هفته انجام می شود.
در طول دوره تجویز ، مشاهده نزدیک از تغییرات رفتاری حیوان ، مانند هماهنگی حرکتی و تعادل وضع حمل ، برای ارزیابی استقرار مدل ضروری است. علاوه بر این ، سنجش های بیوشیمیایی و تجزیه و تحلیل بافت شناسی می تواند برای اعتبار بیشتر ویژگی های پاتوفیزیولوژیکی مدل استفاده شود.
مدل بیماری پارکینسون ناشی از MPTP مزایای مختلفی را ارائه می دهد: این به طور موثری از ویژگی های پاتولوژیک معمولی بیماری پارکینسون ، مانند از دست دادن نورونهای دوپامینرژیک در ماده Nigra و کاهش سطح دوپامین ، به طور مؤثر تکرار می کند. فرایند تأسیس مدل نسبتاً ساده ، از نظر عملیاتی راحت و مقرون به صرفه است. و به دلیل اثرات سمی انتخابی و خاص MPTP ، این مدل از ثبات و تکرارپذیری بالایی برخوردار است.
با این حال ، مدل بیماری پارکینسون ناشی از MPTP نیز محدودیت های خاصی دارد. به عنوان مثال ، ممکن است پاتوژنز پیچیده و پیشرفت پاتولوژیک بیماری پارکینسون انسانی را به طور کامل بازنویسی نکند ، و روند تجویز ممکن است عوارض جانبی خاصی و واکنشهای سمی را القا کند. بنابراین ، ارزیابی دقیق کاربرد و محدودیت های آن هنگام استفاده از این مدل برای تحقیقات بیماری و توسعه دارو ضروری است.
2.2 مداخله جسمی
سناریویی را در نظر بگیرید که هدف ما مطالعه بیماری های ناشی از عوامل جسمی خارجی مانند شکستگی ، اسپری یا صدمات ناشی از ورزش است. آزمایش مستقیم بر روی انسان به دلیل نگرانی های اخلاقی و خطرات قابل توجهی غیرقابل تحمل است. اینجاست که مدل های حیوانات ارزشمند می شوند.
روشهای مداخله فیزیکی برای ایجاد مدلهای حیوانی متنوع است و کاربرد نیروی جراحی یا مکانیکی متداول ترین است. به عنوان مثال ، در مطالعه بهبود شکستگی استخوان ، محققان ممکن است یک مدل شکستگی در پاهای موش یا موش ایجاد کنند. آنها از ابزارهای جراحی تخصصی برای شبیه سازی تروما شکستگی های انسان استفاده می کنند و متعاقباً روند بهبودی حیوانات را مشاهده می کنند. این را می توان به عنوان یک شبیه سازی مینیاتوری "حادثه" در یک مرحله کوچک مشاهده کرد و امکان مشاهده چگونگی بهبود موضوع "آسیب دیده" را فراهم می آورد.
مثال دیگر شامل مطالعه بیماری های دریچه قلب است. محققان ممکن است از تکنیک های کاتتریزاسیون برای شبیه سازی تنگی دریچه یا مجدداً در قلب حیوانات استفاده کنند. از طریق دستکاری دقیق جراحی ، کاتترها در قلب حیوان قرار می گیرند تا ضایعات دریچه ای را تقلید کنند و تغییرات بعدی در عملکرد قلبی مشاهده شود. این شبیه به معرفی عمدی یک نقص در یک دستگاه پیچیده و مشاهده پاسخ آن است.
این روشهای مداخله جسمی به طور ناشناخته در شبیه سازی حالتهای مختلف بیماری کمک می کند ، اما همچنین ارزیابی اثربخشی و ایمنی دارو را تسهیل می کند. به عنوان مثال ، در یک مدل شکستگی ، تجویز یک داروی تازه توسعه یافته و مشاهده میزان و کیفیت بهبود استخوان می تواند بینش ارزشمندی را فراهم کند. به طور مشابه ، در یک مدل بیماری دریچه قلب ، توانایی یک داروی جدید برای بهبود عملکرد قلبی و کاهش عوارض قابل ارزیابی است.
علاوه بر این ، روشهای مداخله فیزیکی اغلب با سایر تکنیک ها ، مانند ویرایش ژن و القاء مواد مخدر ، برای شبیه سازی بیشتر بیماری های انسانی ترکیب می شوند. به عنوان مثال ، در تحقیقات سرطان ، محققان ممکن است ابتدا از ویرایش ژن برای القاء جهش های خاص ژن در حیوانات استفاده کنند و از مداخلات فیزیکی (مانند پرتودرمانی یا القاء شیمیایی) تشکیل تومور توتریگر استفاده می کنند.
2.3 مداخله ژنتیکی
مداخله ژنتیکی شامل اصلاح ژنهای حیوان برای تقلید از بیماری های انسانی است. هسته اصلی این روش در استفاده از فن آوری های پیشرفته ویرایش ژن مانند CRISPR/CAS9 برای تغییر دقیق ژنوم حیوان است. این فناوری مانند "قیچی مولکولی" عمل می کند ، که قادر به برش دقیق و جایگزین کردن توالی های DNA است ، در نتیجه مدل های حیوانی را با جهش ژنتیکی خاص ایجاد می کند.
به عنوان مثال ، اگر هدف مورد مطالعه یک بیماری ارثی ناشی از جهش ژن خاص ، مانند اختلال طیف اوتیسم ، از فناوری CRISPR/CAS9 برای معرفی جهش یکسان به ژنوم یک حیوان استفاده شود (مثلاً موش یا سگ). این حیوانات سپس خصوصیات بیماری را شبیه سازی بیماران انسانی می کنند و یک بستر ایده آل برای تحقیق فراهم می کنند.
مدل سگ اختلال طیف اوتیسم نمونه ای قانع کننده از یک مدل حیوانی مداخله ژنتیکی موفق است. تیم تحقیقاتی به رهبری پروفسور یونگ کینگ ژانگ در چین با موفقیت جهش ژن Shank3 را با استفاده از فناوری CRISPR/CAS9 به سگ ها معرفی کرد و یک مدل سگ اختلال طیف اوتیسم ایجاد کرد. این سگهای جهش یافته به طور موثری تظاهرات بالینی اصلی اوتیسم در انسان را تکرار می کنند ، مانند نقص های اجتماعی ، به دانشمندان یک ابزار تحقیقاتی جدید برای اکتشاف عمیق پاتوژنز و راهکارهای درمانی برای اوتیسم ارائه می دهند.
در ایجاد مدلهای حیوانی از طریق مداخله ژنتیکی ، ترکیب آن با سایر تکنیک ها مانند تراریخته و القاء شیمیایی می تواند پیچیدگی بیماری های انسانی را بیشتر شبیه سازی کند. به عنوان مثال ، یک جهش ژن خاص را می توان از طریق ویرایش ژن معرفی کرد ، و به دنبال آن استفاده از عوامل شیمیایی برای القاء تغییرات فیزیولوژیکی یا پاتولوژیک خاص ، منجر به بازخوانی جامع تر از وضعیت بیماری انسان می شود.
3. طبقه بندی مدل ها
3.1 مدل های حیوانات همولوگ
مدل های حیوانات همولوگ آنهایی هستند که درجه بالایی از شباهت با مکانیسم های بیماری انسان دارند. آنها بیان ژن Analotonlysimilarin و خصوصیات فیزیولوژیکی ، اما مهمتر از همه در علت ، پیشرفت و پاسخ به مواد مخدر این بیماری ، آینه کاری شرایط انسانی را به طرز چشمگیری. این به دانشمندان این امکان را می دهد تا فرآیندهای پاتوفیزیولوژیکی بیماریهای انسانی در حیوانات را به طور دقیق شبیه سازی کنند و داده های تجربی ارزشمندی را برای تولید دارو ارائه دهند. ویژگی های کلیدی عبارتند از:
- شبیه سازی وفاداری بالا:مدلهای حیوانات همولوگ به طور دقیق دلایل ، علائم و پاسخهای درمانی بیماریهای انسانی را تکرار می کنند و باعث می شوند فرآیند تولید دارو مرتبط تر و کارآمدتر شود.
- قدرت پیش بینی کننده:با توجه به شباهت بالای آنها به مکانیسم های بیماری انسان و پاسخ های دارویی ، مدل های حیوانی همولوگ می توانند اثربخشی دارو و عوارض جانبی در انسان را با دقت معقول پیش بینی کنند و پشتیبانی جدی از آزمایشات بالینی ارائه دهند.
مدل های عفونت باکتریایی ، که با شبیه سازی فرآیند انسان از عفونت باکتریایی ایجاد شده اند ، مدل های حیوانی با ویژگی های پاتوفیزیولوژیکی حساس هستند. این مدل ها برای درک پاتوژنز عفونت های باکتریایی و ارزیابی اثربخشی داروهای ضد باکتریایی بسیار مهم هستند. به عنوان مثال ، در توسعه آنتی بیوتیک ها ، دانشمندان از مدل های عفونت باکتریایی برای ارزیابی اثرات مهاری و ضد باکتری آنتی بیوتیک های مختلف استفاده می کنند و پایه ای علمی برای داروهای بالینی فراهم می کنند.
3.2 مدل های حیوانی ایزومورفیک
مدل های حیوانات ایزومورفیک به مواردی اشاره می کنند که علائم مشابهی را با بیماری های انسانی به اشتراک می گذارند و با همان روشهای درمانی قابل تحمل هستند. با این حال ، بر خلاف مدل های همولوگ ، علل اصلی این بیماری در مدلهای ایزومورفیک ممکن است با نمونه های انسان متفاوت باشد. آسیب دژنراتیو مربوط به آرتریت را در نظر بگیرید: در حالی که تزریق یدواستات به مفاصل یک مدل حیوانی می تواند باعث آرتریت شود و برای مطالعه اثرات ضد درجه ای از ترکیبات استفاده شود ، مکانیسم تشکیل استئوآرتریت انسان به طور قابل توجهی پیچیده تر است و فقط ناشی از ایودوستات نیست. ویژگی های اصلی مدل های حیوانات ایزومورفیک شامل موارد زیر است:
- شباهت علائم:مدل های حیوانی ایزومورفیک علائم بسیار شبیه به بیماری های انسانی را نشان می دهد ، و این امکان را برای مشاهده تغییرات پاتوفیزیولوژیکی مشابه در حیوانات فراهم می کند ، و منابع شهودی را برای رشد دارو ارائه می دهد.
- موازی درمان:با توجه به شباهت های علامت دار ، همان راهکارهای درمانی اغلب می توانند از مدل های حیوانی ایزومورفیک تومور و بیماری های انسانی استفاده شوند. این ارزیابی اثربخشی و ایمنی دارو را تسهیل می کند.
- تفاوتهای اتیولوژیکی:علیرغم شباهت در علائم و رویکردهای درمانی ، دلایل اساسی این بیماری در مدلهای حیوانی ایزومورفیک ممکن است با موارد موجود در انسان متفاوت باشد. این تفاوت نیاز به تجزیه و تحلیل محتاطانه تر از نتایج تجربی در هنگام استفاده از مدلهای ایزومورفیک برای تولید دارو برای جلوگیری از برون یابی یافته های مدل حیوانات به انسان دارد.
با استفاده از آسیب دژنراتیو مرتبط با آرتروز به عنوان نمونه ، تزریق داخل مفصلی یدواستات می تواند باعث ایجاد آرتروز در مدل های حیوانی شود. این مدل شباهت های علامتی را با آرتروز انسان مانند تورم مفاصل ، درد و تحرک محدود به اشتراک می گذارد. در نتیجه ، از این مدل می توان برای ارزیابی پتانسیل ضد درجه دارویی استفاده کرد. با این حال ، توسعه آرتروز انسان پیچیده تر است و شامل عوامل مختلفی مانند ژنتیک ، محیط زیست و سن است. بنابراین ، هنگام استفاده از مدلهای حیوانی ایزومورفیک برای تولید دارو ، در نظر گرفتن جامع این عوامل برای اطمینان از صحت و قابلیت اطمینان نتایج تجربی ضروری است.
3.3 مدل های پیش بینی حیوانات
مدل های پیش بینی کننده حیوانات به عنوان ابزاری برای تولید دارو در صورت وجود مدل مستقیم حیوانات که مطابق با یک بیماری انسان باشد ، به کار می روند. این مدلها با استفاده از روشهای مختلف علائم و پاسخهای بیماری را شبیه سازی می کنند. این را می توان با استفاده از یک طرح دستی کشیده برای برنامه ریزی مسیری در هنگام دسترسی یک نقشه واقعی تشبیه کرد.
بیماری های روانی را در نظر بگیرید. این شرایط فوق العاده پیچیده است ، نه تنها به دلیل علل متنوع آنها بلکه به این دلیل که مشاهده و درک مستقیم وضعیت روانی یک حیوان چالش برانگیز است. بنابراین ، به طور قطعی تعیین اینکه آیا یک حیوان واقعاً از یک بیماری روانی رنج می برد دشوار است. خوشبختانه ، دانشمندان رویکردی ایجاد کرده اند: القاء یا تشدید علائم ذهنی در حیوانات با تجویز داروهای خاص.
به عنوان مثال ، تصور کنید که یک داروی جدید برای درمان افسردگی ایجاد کنید. در صورت عدم وجود یک مدل حیوانی مناسب ، محققان ممکن است موشهایی را به ماده ای تزریق کنند که علائم افسردگی را القا می کنند و تغییرات در رفتار آنها را مشاهده می کنند.
اگر داروی جدید بتواند علائم افسردگی در موش ها را کاهش دهد ، شواهد اولیه ارائه می دهد که نشان می دهد این دارو نیز ممکن است در درمان افسردگی در انسان مؤثر باشد. به طور طبیعی ، این یک پیش بینی مقدماتی است ، و اثربخشی واقعی باید از طریق آزمایشات بالینی انسان تأیید شود.
4. انتخاب گونه ها و نمونه های اندازه نمونه
4.1 انتخاب گونه ها
هنگام در نظر گرفتن انتخاب گونه ها برای توسعه مدل ، شبیه به انتخاب دقیق منابع مناسب برای یک پروژه پیچیده است. انتخاب مدل حیوانات مناسب به عنوان انتخاب بهترین مواد بسیار مهم است.
این مهم است که تشخیص دهیم که حیوانات به عنوان مدل هایی برای تولید دارو مناسب هستند. فقط مواد asnotall برای یک هدف خاص مناسب هستند ، باید عوامل مختلفی در نظر گرفته شود ، از جمله ساختار فیزیولوژیکی حیوان ، سیستم متابولیک و حساسیت به بیماری مورد علاقه.
هنگام انتخاب مدل های حیوانی ، اولویت به گونه هایی که از نظر فیزیولوژیکی و پاتولوژیکی شبیه به انسان هستند ، اولویت داده می شود. به عنوان مثال ، موش ها و موش ها به دلیل چرخه سریع پرورش ، سهولت در دستکاری ژنتیکی و کم هزینه ، اغلب در تولید دارو مورد استفاده قرار می گیرند.
با این حال ، برای بیماریهای خاص ، ممکن است مدل های خاص حیوانات لازم باشد. به عنوان مثال ، خرگوش ها و میمون ها برای مطالعه بیماریهای چشم پزشکی به دلیل ساختارهای چشمی شبیه به انسان ها ، مدل های ارجح هستند.
نخبگان غیر انسانی (NHPS)، به عنوان حیوانات اجتماعی با ساختارهای سلسله مراتبی روشن و رفتارهای پیچیده ، از نظر فیلوژنتیک ، آناتومیک ، از نظر فیزیولوژیکی و از نظر زیست پزشکی بیشتر از مدل های جوندگان استفاده می شوند. آنها به عنوان حیوانات تجربی پیشرفته در تحقیقات پزشکی و علوم زندگی ، نقش غیر قابل تعویض در توسعه واکسن برای پیشگیری و کنترل بیماری های انسان و در مطالعه عملکرد مغز انسان و اختلالات عصبی دارند. با افزایش تحقیقات در مورد طب انسانی و سلامت ، حیوانات با مدل پایین در مناطق خاصی اثبات نمی شوند و نیاز فوری به مدل های حیوانی که از نظر تکاملی به انسان نزدیکتر هستند ، مانند میمون ها ، کافی نیستند.
در کاربردهای عملی ، دانشمندان با انتخاب مدل های مناسب حیوانات به نتایج قابل توجهی رسیده اند. به عنوان مثال ، در تحقیقات مربوط به درمان سرطان ، مدل های موش در غربالگری داروهای ضد توموری مؤثر کمک کرده اند. در مطالعهبیماریهای عصبیمدل های پرواز میوه و نماتد بینش هایی در مورد مکانیسم های مولکولی اساسی شروع بیماری ارائه داده اند. این نمونه های موفق بر اهمیت انتخاب مدل های حیوانات مناسب در توسعه داروهای جدید تأکید می کنند.
4.2 مورد نیاز اندازه نمونه
تعیین تعداد مناسب حیوانات آزمایشی به پنج عامل اصلی وابسته است: اصول آماری ، اهداف تجربی ، خصوصیات حیوانات ، تجربه قبلی و مقررات مربوطه.
اصول آماری
در توسعه دارو ، هدف این است که نتایج را بدست آوریم که نه تنها مؤثر هستند بلکه قابل اعتماد و قابل اعتماد هستند. این امر مستلزم استفاده از اصول آماری برای برآورد اندازه نمونه مورد نیاز بر اساس اندازه اثر پیش بینی شده ، خطای تجربی و سطح اعتماد به نفس مورد نظر است. در اصل ، دقیقاً مانند چرخش یک سکه بارها منجر به پیش بینی دقیق تر احتمال سر یا دم می شود.
اهداف تجربی
هدف آزمایشی یکی دیگر از تعیین کننده های مهم تعداد مورد نیاز حیوانات آزمایشی است. اهداف مختلف آزمایشی نیاز به اندازه های مختلف نمونه دارند. به عنوان مثال ، مطالعات سمیت دارویی به طور معمول برای اطمینان از قابلیت اطمینان و ایمنی نتایج به اندازه نمونه های بزرگتر نیاز دارد ، در حالی که اندازه نمونه های کوچکتر ممکن است در مرحله غربالگری دارویی کافی باشد.
خصوصیات حیوانات
عواملی مانند گونه ، سن ، جنس و وضعیت سلامتی حیوانات می توانند بر تعیین اندازه نمونه تأثیر بگذارند. مشابه چگونگی نیاز به مواد مختلف به زمان پخت و پز و سطح گرما ، حیوانات با خصوصیات مختلف ممکن است پاسخ های متفاوتی را در آزمایش ها نشان دهند. بنابراین ، تنظیم اندازه نمونه بر اساس ویژگی های حیوانات آزمایشی ضروری است.
تجربه قبلی
تجربه قبلی و مقررات مربوطه همچنین می تواند از تعیین تعداد حیوانات مطلع شود. به عنوان مثال ، مطالعات در مورد برخی از بیماری ها یا داروها ممکن است مدل های حیوانی و پروتکل های تجربی را ایجاد کرده باشد و پایه ای برای تعیین تعداد حیوانات مورد نیاز فراهم کند.
مقررات مربوطه
کشورها و مناطق مختلف مقررات و دستورالعمل های خاصی در مورد تعداد و شرایط حیوانات مورد استفاده در آزمایشات دارند. پیروی از این آیین نامه هنگام تنظیم شماره های آزمایشی حیوانات اجباری است.
