Дослідження без тварин: технології, що прокладають шлях до майбутнього біомедицини

Зі стрімким розвитком штучного інтелекту (ШІ) вчені поступово замінюють моделі на тваринах розумнішими, швидшими, точнішими та гуманнішими технологіями.

Використання тварин у біомедичних дослідженнях існує вже століттями - Фото: ШІ

Обмеження моделей тварин

Миші, кролики, мавпи та багато інших тварин були лабораторними супутниками протягом поколінь. Їх використовують для тестування токсичності ліків, вивчення захворювань та випробування нових методів лікування. Однак дедалі більша кількість наукових доказів свідчить про те, що дослідження на тваринах не завжди точно відображають біологічні реакції у людей.

За даними Управління з контролю за продуктами харчування та лікарськими засобами США (FDA), до 90% ліків, які показали позитивні результати на тваринах, не проходять випробування на людях. Причина полягає в тому, що значні відмінності в генах, біологічних структурах та імунних системах між людьми та тваринами ускладнюють ефективну передачу даних, отриманих від тварин.

Крім того, підтримка моделей досліджень на тваринах є трудомісткою, дороговартісною та викликає етичні суперечки. Це мотивує вчених шукати альтернативні рішення, і штучний інтелект є одним із перспективних напрямків.

Штучний інтелект: фільтрація даних та біологічне моделювання

Штучний інтелект має здатність обробляти та аналізувати величезні обсяги даних, які людина не може обробити за короткий час. У біомедичних дослідженнях ШІ може переглянути сотні тисяч наукових робіт, проаналізувати молекулярну структуру десятків тисяч сполук, передбачити токсичність, ефективність та механізм дії ліків на організм людини без необхідності тестування на тваринах.

Нещодавнє дослідження, проведене в США, показало, що штучний інтелект може передбачати токсичність сполуки для печінки з точністю до 87%, що значно вище, ніж у багатьох сучасних методів тестування. Вчені навіть змоделювали понад 100 000 «віртуальних мишей» на комп’ютерній системі, щоб перевірити ефективність препарату, що неможливо зробити в реальному світі з етичних та фінансових причин.

Штучний інтелект також використовується в дослідженнях вакцин проти COVID-19, що значно скорочує час розробки. За допомогою ШІ вчені можуть швидко ідентифікувати ділянки вірусних білків (епітопи), які ймовірно викликають імунну відповідь, тим самим розробляючи ефективні вакцини без необхідності використовувати традиційні мишачі моделі на багатьох ранніх стадіях.

Штучний інтелект не працює сам по собі, а часто поєднується з біотехнологіями, такими як органоїди, тканини, надруковані на 3D-принтері, або багатоорганні системи (тіло на чіпі). Ці моделі використовують людські клітини для моделювання біологічних функцій печінки, серця, мозку... і в поєднанні зі штучним інтелектом система може аналізувати складні реакції на ліки або хвороби в середовищі, яке дуже нагадує людське тіло.

Наприклад, штучна тканина легень, підключена до штучного інтелекту для оцінки рівня проникнення вірусу SARS-CoV-2, дала результати, еквівалентні експериментам на мишах, але набагато швидше та точніше. Звідси тести можна проводити в персоналізованому напрямку на основі власних стовбурових клітин пацієнта, замість використання стандартизованих моделей на тваринах, як раніше.

Формування ери без тварин у біомедичних дослідженнях

Поєднання штучного інтелекту та біотехнологій прокладає шлях до нової ери досліджень без використання тварин, що не лише зменшує витрати та час, але й підвищує точність прогнозування реакції на ліки, особливо враховуючи те, що персоналізована медицина стає мейнстрімом.

Багато країн, включаючи Сполучені Штати, почали послаблювати правила, що вимагають тестування ліків на тваринах перед проведенням клінічних випробувань. Це чіткий сигнал того, що науковий світ змінюється, поступово рухаючись до більш ефективної, гуманної та сучасної моделі дослідження за допомогою штучного інтелекту.

МІНЬ ХАЙ

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