Yangi ishlab chiqarilgan dorilarni hayvonlarda, ko‘ngillilarda sinab ko‘rish mumkin, ammo buning uchun hujayra modellaridan foydalanish ancha qulay va xavfsizroqdir. Biroq modellar bilan ishlash har doim ham oson kechmaydi. Bu yo‘lda model sifatida ma’lum bir inson organi hujayralarini olish yoki bir nechta organ hujayralarini tirik organizmga o‘xshash yagona tizimga jamlash mumkin. Bunday majmuaviy tizim bilan o‘tkazilgan sinovlar eng aniq natijalarni beradi. Sinovlarda aniq natijalarga erishish uchun nemis va rus olimlari tomonidan yaratilgan “Gomunkulus” mikrobioreaktori ishlab chiqildi. Ushbu qurilmaning qanday ishlashi haqida batafsil ma’lumot olish uchun Moskva politexnika universitetining kimyoviy texnologiya va biotexnologiya fakulteti dekani Natalya Pulkova bilan bog‘landik.

Yangi dori foydali va xavfsiz ekani isbotlanishidan oldin uzoq sinovlardan o‘tadi va inson bilan kechadigan klinik sinovlarning bir qator bosqichlari odatda bir yildan ortiq davom etadigan jarayonning so‘nggi qadamlari hisoblanadi. Odamlarda sinov boshlanishidan oldin hayvonlarda tajriba qilinadi. Har yili laboratoriyalarda 115 milliondan ortiq sichqon, kalamush va boshqa hayvonlar bilan turli sinovlar o‘tkaziladi. Shu bilan birga, hayvonlarda o‘tkaziladigan tajribalar faqatgina inson tanasi fiziologiyasiga taxminan yaqinlashtiriladi xolos. Bu esa kasallikning qanday kechishini yoki yangi dori ta’sirini turlarning o‘ziga xosligini hisobga olmagan holda o‘rganish imkonini beradi.

Biz (hayvonlar bilan) juda o‘xshash yaratilganmiz, lekin ba’zida hayvonlarda yaxshi o‘rganilgandek tuyuladigan moddaning odamlarga ta’siri mutlaqo kutilmagan bo‘lib chiqadi. TGN1412 nomli tajriba immunomodulyatori revmatoid artrit va immunitet tizimining boshqa kasalliklariga qarshi istiqbolli vosita deb topilgan hamda sichqonlarda o‘zini yaxshi ko‘rsatgan bo‘lsa-da, odamlarda o‘tkazilgan birinchi sinovlar paytida u o‘tkir autoimmun reaksiyasini keltirib chiqardi. Oqibatda bu bir nechta ko‘ngillilarning o‘limiga olib keldi. Bugungi kunda, laboratoriya sharoitida inson hujayralarini alohida yetishtirish mumkin, shuning uchun yangi vositalarni sinash bosqichlaridan biri klinikkacha bo‘lgan maxsus idishlarda o‘tkaziladigan In vitro usuli hisoblanadi. Ushbu yutuq tufayli qaysidir preparatning yurak mushaklari hujayralariga ta’sirini yoki o‘pkaga havo ifloslanishi xavfini baholash, neyronlarning harorat yoki gormonal jihatdan o‘zgarishlarga munosabatini tekshirish uchun hayvon yoki odamlar shart emas.

Keyingi qadam laboratoriyada inson a’zo va to‘qimalarining hujayra modellarini tirik organizmda ishlaydigan holatga yaqin muhitda o‘stirish usullarini ishlab chiqish edi. Shu bilan birga, haqiqiy jigar yoki yurakda qancha hujayra borligi unchalik ahamiyatli emas. Sinovlar uchun qoida tariqasida mikroskopik miqdor yetarli hisoblanadi. Mikrobioreaktorlarning kichik hujayra muhitlaridan foydalanib, ularga mikrokanallar orqali keladigan eritmalar tarkibini va boshqa tashqi omillarni aniq nazorat qilgan holda, hujayra darajasida sodir bo‘layotgan barcha o‘zgarishlarni yuqori aniqlik bilan o‘rganish mumkin.

Organlar muhitini qanday yaratishni o‘rganib olganimizdan so‘ng keyingi qadamni qo‘yish va ulardan bir nechtasini bir joyga yig‘ishga harakat qilish kerak edi. Gap hozircha butun inson tanasining modeli haqida emas, balki hech bo‘lmaganda biz ishini o‘rganmoqchi bo‘lgan individual tizimlar to‘plami haqida ketmoqda. “Chipdagi inson texnologiyalarini ishlab chiqishda germaniyalik tadqiqotchilar yetakchilarga aylandi. Ular Berlin texnika universiteti va Drezdendagi Fraungofer institutida o‘n yildan ortiq vaqt mobaynida yangi muhitni ishlab chiqmoqda”, — dedi Moskva politexnika universitetining biotexnologiya va kimyo texnologiyasi dekani Natalya Pulkova. 

2009-yildayoq Rossiyaning “BioKlinikum” kompaniyasi jamoasi nemis olimlari qatoriga qo‘shildi. Ularning kuchli muhandislardan iborat guruhi oziq muhiti harakatini nazorat qila oladigan boshqaruv blokini yaratishga kirishdi. Ushbu materialning hamkori bo‘lgan Moskva politexnika universiteti “BioKlinikum” ilmiy-texnika markazi bilan yaqindan hamkorlik qiladi.

Germaniyalik biolog va rus muhandislari o‘rtasidagi hamkorlikning asosiy natijasi “Gomunkulus” mikrobioreaktori bo‘ldi. Bu olti xil, kelajakda esa to‘qimalar va organlarning o‘n xil hujayra modellarini simulyatsiya qilish imkonini beradi. Mikrobioreaktor ikkita bir xil darajadagi muhim tarkibiy qismlardan iborat tizim bo‘lib, ulardan biri boshqaruv bloki, ikkinchisi esa hujayralar yetishtiriladigan “biochip” deb ataladi. “Biochip gugurt qutisidan katta bo‘lmaydi va sendvich kabi bir necha qavatdan iborat. Shisha qismda silikon qatlami mavjud bo‘lib, unda mikrokanal va hujayralarni yetishtirish uchun katakchalar joylashgan. Yuqori qatlam esa tizimni mustahkam qiluvchi organik oynali paneldan iborat”, — deya davom etadi Natalya Pulkova. 

Katakchalar qon tomirlar kabi mikrokanallar tizimi orqali bog‘langan. Ulardagi suyuqlik oqimi nasos va klapanlar yordamida tartibga solinadi. Muayyan vazifaga va shunga mos ravishda siz foydalanmoqchi bo‘lgan hujayralar turiga qarab, katakchalar soni ikkitadan oltitagacha bo‘lishi mumkin. Bunday mikrobioreaktor nafaqat turli organlarning, balki dori vositalarini qo‘llashning har xil usullari orasidagi o‘zaro ta’sirga taqlid qilib, alohida qismlardan iborat “Gomunkulus”ni yig‘ish imkonini beradi.

“Agar biror modda og‘iz orqali qabul qilinsa, u ichak devorlari orqali qonga so‘riladi, shundan so‘ng jigarda metabolizmga uchraydi. Undan keyin esa butun tanaga tarqaladi hamda nishondagi organga ta’sir ko‘rsatadi. Biz butun tizimning ishlashini o‘rganmoqdamiz va ‘Gomunkulus’da, shunga o‘xshash ishlanmalardan farqli o‘laroq, qon oqimini simulyatsiya qilib, biochipga kiradigan suyuqlik bosimi va chastotasini nazorat qilish mumkin”, — deb tushuntiradi Pulkova.

“Gomunkulus”ning so‘nggi avlodlari turli xil hujayralar uchun individual sensorlar bilan jihozlangan bo‘lishi mumkin. Tizim qulay masofaviy interfeys orqali boshqarilishi va tadqiqotchi hatto barcha muhim voqealar haqida SMS xabarlarni qabul qilishi mumkin. Bunga parallel ravishda Uve Marks boshchiligidagi nemis biologlari turli to‘qimalarning – ichak, jigar, teri, yurak, miya, buyrak va o‘pka hujayralarini “chipda yetishtirish” usullarini ishlab chiqmoqda. “Masalan, ichak hujayralari maxsus g‘ovakli membranada o‘stiriladi, bu esa ularning In vivo sharoitida qutblanishiga olib keladi. Albatta, biochip organizm vazifasini bajarib bera olmaydi, lekin unga juda yaqin darajada ishlay oladi”, — deydi Pulkova.

Bunday uskunalar Germaniyada hamda Rossiya tibbiyot fanlari akademiyasi Sibir bo‘limining Novosibirsk klinik va eksperimental tibbiyot ilmiy markazida hamda ular bo‘yicha fundamental tadqiqotlar olib borilayotgan Moskva davlat universitetida faoliyat ko‘rsatmoqda. “‘Gomunkulus’ bizning Moskva politexnika o‘quv yurtimizga ham o‘rnatilgan. Yaqinda ‘BioKlinikum’ bilan hamkorlikda grant yutib oldik. Talabalarimiz biofarmatsevtika muhandisligi magistratura yo‘nalishi bo‘yicha tahsil olmoqda. Bu sohada qilinadigan ishlar hali ko‘p, lekin ishlar davom etmoqda. Bunday ishlar orasida uzoq vaqt davomida ko‘p katakli chipda har xil turdagi hujayralarni birgalikda yetishtirishni ta’minlashni ko‘rsatish mumkin. Biochipning dizayni ham yakunlanmoqda, muhandislar o‘n katakli chiplar ustida ishlagan holda tizimni yanada avtomatlashtirishga erishmoqda”, — davom etadi Pulkova. 

Kelajakda yanada murakkab platforma kerak bo‘lishi ehtimoldan ancha yiroq. Natalya Pulkovaning so‘zlariga ko‘ra, butun boshli “chipdagi odam”ni yig‘ishga hojat yo‘q. Tibbiyot, farmakologiya, biologiya va ekologiyaning aniq vazifalari uchun muhim bo‘lgan individual tana tizimlarining ishini ko‘proq yoki kamroq holda taqlid qila oladigan muhitni yaratish kifoya va hayvonlar huquqi uchun kurashuvchi faollar sichqon va primatlar ustida tadqiqot o‘tkazish rejalarini jiddiy ravishda tanqid qilayotgan bo‘lsa, biochiplardagi mikroskopik “Gomunkulus”larning taqdiri hech kimni bezovta qilmasa kerak. Chunki bular shunchaki model.

Muallif: Roman Fishman, Dmitriy Ivanov ishtirokida. Ushbu maqola nplus1.ru saytidagi “Потренируемся на чипах/ Как российский микробиореактор «Гомункулус» помогает в тестировании новых лекарств” nomli maqolaning tarjimasi.
Muqova surat: nplus1.ru