Исследования без использования животных: технологии, прокладывающие путь к будущему биомедицины

В связи со стремительным развитием искусственного интеллекта (ИИ) ученые постепенно заменяют модели животных более умными, быстрыми, точными и гуманными технологиями.

Использование животных в биомедицинских исследованиях существует уже много веков. Фото: AI

Ограничения животных моделей

Мыши, кролики, обезьяны и многие другие животные на протяжении поколений были лабораторными спутниками. Их используют для проверки токсичности лекарств, изучения болезней и тестирования новых методов лечения. Однако всё больше научных данных свидетельствует о том, что исследования на животных не всегда точно отражают биологические реакции человека.

По данным Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA), до 90% препаратов, показавших положительные результаты на животных, не проходят испытания на людях. Это связано с тем, что значительные различия в генах, биологической структуре и иммунной системе человека и животных затрудняют эффективную передачу данных, полученных на животных.

Кроме того, поддержание исследовательских моделей на животных требует много времени, затрат и вызывает этические споры. Это побуждает учёных искать альтернативные решения, и одним из перспективных направлений является искусственный интеллект.

Искусственный интеллект: фильтрация данных и биологическое моделирование

ИИ способен обрабатывать и анализировать огромные объёмы данных, с которыми человек не справится за короткое время. В биомедицинских исследованиях ИИ может анализировать сотни тысяч научных статей, анализировать молекулярную структуру десятков тысяч соединений, прогнозировать токсичность, эффективность и механизм действия лекарств на организм человека без необходимости проведения испытаний на животных.

Недавнее исследование в США показало, что ИИ может предсказать токсичность препарата для печени с точностью до 87%, что значительно выше, чем у многих современных методов тестирования. Учёные даже смоделировали более 100 000 «виртуальных мышей» на компьютерной системе, чтобы проверить эффективность препарата, что невозможно сделать в реальном мире по этическим и финансовым причинам.

ИИ также используется в исследованиях вакцин против COVID-19, что значительно сокращает время разработки. С помощью ИИ учёные могут быстро идентифицировать участки вирусных белков (эпитопы), которые с высокой вероятностью вызовут иммунный ответ, тем самым разрабатывая эффективные вакцины без необходимости использования традиционных мышиных моделей на многих ранних стадиях.

ИИ не работает сам по себе, а часто сочетается с биотехнологиями, такими как органоиды, ткани, напечатанные на 3D-принтере, или многоорганные системы (организмы на чипе). Эти модели используют человеческие клетки для имитации биологических функций печени, сердца, мозга... а в сочетании с ИИ система может анализировать сложные реакции на лекарства или заболевания в среде, максимально приближенной к человеческому телу.

Например, искусственная лёгочная ткань, подключённая к ИИ для оценки уровня проникновения вируса SARS-CoV-2, дала результаты, эквивалентные экспериментам на мышах, но гораздо быстрее и точнее. Таким образом, тесты можно проводить в персонализированном направлении, используя собственные стволовые клетки пациента, а не используя стандартизированные модели животных, как раньше.

Формирование эры без животных в биомедицинских исследованиях

Сочетание искусственного интеллекта и биотехнологий прокладывает путь к новой эре исследований без использования животных, что не только сокращает затраты и время, но и повышает точность прогнозирования реакции на лекарственные препараты, особенно в условиях повсеместного распространения персонализированной медицины.

Многие страны, включая США, начали смягчать требования, согласно которым перед проведением клинических испытаний лекарственных препаратов необходимо проводить испытания на животных. Это явный сигнал о том, что научный мир меняется, постепенно переходя к более эффективной, гуманной и современной модели исследований с использованием искусственного интеллекта.

МИНЬ ХАЙ

Источник: https://tuoitre.vn/nghien-cuu-khong-dong-vat-cong-nghe-mo-loi-cho-y-sinh-tuong-lai-20250609142417126.htm