НАУЧТЕХ

Как спасти лабораторных крыс и мышей от опытов? Томские учёные дали свой ответ

Учёные Томского политехнического университета узнали, как спасти лабораторных животных. Они изобрели трёхмерные модели лабораторной крысы и мыши
Те самые фантомы.
пресс-служба ТПУ

Мелких лабораторных животных часто используют для проведения доклинических исследований в области лучевой терапии онкологических заболеваний. Томские учёные придумали, как снизить их количество. Они разработали дозиметрический фантом – трёхмерные модели, которые способны полностью заменить настоящих животных на некоторых этапах исследований.

Как сообщили Metro в пресс-службе ТПУ, для лечения онкологических заболеваний наряду с другими методами используется лучевая терапия (ЛТ). При её проведении гибнут не только клетки злокачественных новообразований, но и здоровые клетки организма. Чтобы минимизировать негативный эффект, необходимо правильно планировать терапию: получить томографические данные места облучения, корректно оконтурить опухоль и критические органы, выбрать необходимую дозу облучения, составить корректный план, проверить его с помощью дозиметрического фантома – и уже затем облучать пациентов. Для внедрения нового эффективного метода лучевой терапии требуется большое количество исследований, которые проводят с использованием мелких лабораторных животных – мышей и крыс. 

– Наша команда уже не первый год занимается темой индивидуальных фантомов для планирования лучевой терапии рака, – рассказал Metro руководитель научной группы, доцент Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Сергей Стучебров. – Такие фантомы – это физические модели человеческого тела или его отдельных частей, основанные на индивидуальных особенностях конкретного пациента. Они нужны для планирования процедур лучевой терапии для онкобольных. Самый оптимальный способ создания таких фантомов – это 3D-печать из полимеров. Занимались мы именно фантомами для людей. И естественным образом возникла идея, что можно создать фантом и для лабораторных животных, которые используются при исследованиях и разработке новых методов лучевой терапии. 

Томские учёные пытаются спасти лабораторных животных.
пресс-служба ТПУ

По словам учёного, с использованием животных связан целый комплекс проблем и вопросов.

– Это, конечно, этика, сложности содержания животных, самой работы с ними и дальнейшей утилизации. Поэтому и решили попробовать сделать фантомы для крыс и мышей.

Главные сложности в разработке фантомов были связаны с процессом печати. Нужно было найти и доработать принтер, который мог бы одновременно печатать несколькими типами материалов разной плотности, разработать сами материалы для печати – и так далее.

– Кроме того, потребовалась сложная и скрупулёзная работа, чтобы напечатанный фантом был максимально идентичен живому организму, – продолжил Стучебров. – Когда мы говорим "идентичен", имеем в виду то, что фантом так же взаимодействует с излучением (рентгеном, гамма-излучением и электронными пучками), как и живые ткани. Понятно, что пластик совсем не похож на живую мышку по химическим и биологическим параметрам...

Для изготовления модели учёные использовали два вида пластика. Для мягких тканей – ПЛА-пластик, или полилактид, один из самых широко распространённых материалов для 3D-печати. А для костных – специально изготовленный ПЛА-пластик с примесью меди. Готовая напечатанная модель включает кожу, головной и спинной мозг, мышечные, костные и лёгочные ткани. Разные типы мягких тканей, например мышцы и жир, при изготовлении требовали тонких настроек печати, что позволило в итоге максимально приблизить модель к реальным характеристикам тканей животного. А используемый пластик позволил имитировать свойства взаимодействия с ионизирующим излучением, как если бы это взаимодействие было с реальными тканями.

Учёный подчеркнул, что напечатанные фантомы со временем могут максимально заменить лабораторных животных именно при исследованиях для расчёта дозовых нагрузок на ткани.

– Однако пока рано говорить, что фантомы, компьютерное моделирование или какие-то другие технологии и инструменты в ближайшем будущем позволят полностью исключить использование лабораторных животных из медицинских исследований. Всё дело в том, что пока ни один из методов не позволяет воссоздать всю сложность живого организма во всех аспектах в модели. Физическая или компьютерная модель всё равно останется моделью. Тем не менее это не значит, что не нужно разрабатывать методы, минимизирующие использование животных. Конечно, нужно. Чем и занимаются учёные по всему миру!

Изобретение томских учёных.
пресс-служба ТПУ