8 800100-19-30
Назад
Назад
Назад
2024
2023
2022
2021
2020
2019
2018
2017
2016
2015
2014
25 ноября
В ДГТУ разработали искусственный ЖКТ животных
Ученые Донского государственного технического университета создали биореактор, воспроизводящий работу желудочно-кишечного тракта животных.

Искусственный ЖКТ, аналогов которому нет в РФ, существенно увеличит результативность доклинических исследований фармакологических препаратов и пищевых добавок. Установка используется для изучения влияния фармакологических препаратов, пищевых и биоактивных добавок, в частности пребиотиков, на микробиоту животных и фармакокинетику препаратов в условиях ЖКТ.

Уникальная научная установка разработана под руководством заведующего кафедрой «Автоматизация» ДГТУ Александра Лукьянова при участии двух сотрудников кафедры – аспиранта 1-го года обучения Данила Донского и аспиранта 3-го года обучения Мирослава Вернези.

– Уникальность установки заключается, в первую очередь, в ее ориентированности на исследование пищеварения животных в отличие от аналогов, предназначенных для исследования пищеварения человека, – прокомментировал Александр Лукьянов. – Установка открывает перспективы переноса фокуса экспериментов от живых существ в область моделирования – из режима in vivo в режим in vitro", что не только упрощает и удешевляет исследовательский процесс, но и делает его этичным.

Установка позволит проверять безопасность и эффективность фармакологических препаратов и пищевых добавок для ЖКТ животных на ранних стадиях разработки. С помощью установки можно оперативно определять эффективность тестируемых препаратов и добавок, а клинические исследования на животных проводить только с препаратами, прошедшими доклинический этап и полностью безопасными для их ЖКТ. Кроме того, разработка позволит снизить финансовую и организационную нагрузку на проведение клинических исследований.

– Один запуск биореактора заменит использование в медицинских доклинических и ветеринарных клинических исследованиях от 10 до 40 животных, в зависимости от условий эксперимента и математических ожиданий относительно размера выборки, – отметил руководитель уникальной научной установки МикроЖКТ ДГТУ Игорь Попов. – Таким образом, мы экономим деньги наших заказчиков и при этом исследования соответствуют всем принципам гуманности и этичности проведения экспериментов, так как используется меньшее количество лабораторных животных. Благодаря автоматизации работы разных отделов ЖКТ данные по влиянию препаратов мы получаем в реальном времени.

По словам руководителя проекта, уникальность разработки в том, что подобных моделей, способных воспроизводить физиологические, биохимические и микробиологические параметры желудочно-кишечного тракта животных, в России не существует. Одно из важных преимуществ созданной учеными ДГТУ, запатентованной модели искусственного ЖКТ животных (всего зарегистрировано 9 патентов) в том, что она построена по модульному принципу, что позволяет воспроизводить ЖКТ разных животных: собаки, кошки, курицы, свиньи, у которых он отличается по длине, кислотности в разных отделах, а также по анатомическим особенностям.

Сейчас на установке проводятся исследования для курицы и для собаки. На следующем этапе работы над установкой ученые планируют откорректировать модули и адаптировать их для исследований человеческого ЖКТ.

Уникальная научная установка была разработана на средства мегагранта Правительства РФ, исследования ЖКТ курицы и собаки также финансируются из этих средств. Заинтересованы в развитии и усовершенствовании установки, а также проведении своих испытаний на базе лаборатории ДГТУ промышленные партнеры разработчиков, осуществляющие софинансирование проекта. Ученые планируют подавать заявки на крупные научные гранты – к примеру, в нынешнем году была подана заявка на грант РНФ в рамках конкурса по созданию и развитию мировых лабораторий совместно с региональным молочным производителем. За счет средств гранта установка сможет быть расширена и усовершенствована.

На рынке представлены аналоги разработки – искусственные ЖКТ голландского производства (SHIME и TIM), а также оборудование, производимое во Франции, Испании, Италии, США. Отличительная черта аналогов состоит в том, что эти биореакторы были разработаны для человека, а уже затем их адаптировали под животных.

– Физиология животных гораздо сложнее и разнообразнее физиологии человека. За счет реализованной нами модульности мы можем адаптировать систему под кого угодно. Исключение составляют животные с очень маленьким желудком, например, мальки рыб, – уточнил Игорь Попов. – Еще одно отличие от аналогов: мы уже сейчас разрабатываем биореакторы, которые способны более детально воспроизводить физиологические аспекты ЖКТ.

В будущем ученые планируют расширить применение созданного искусственного ЖКТ таким образом, чтобы апробировать не только пребиотики, но и выживаемость биоактивных добавок и других фармакологических препаратов в разных отделах ЖКТ.

По словам Игоря Попова, установка может быть использована для изучения изменений фона антибиотикорезистентности под влиянием разных физиологических условий.

– Домашние питомцы находятся в столь тесном контакте с владельцами. Из-за этого достаточно сложно определить, кто для кого представляет опасность, от кого к кому попадают гены антибиотикорезистентности. Когда мы сможем изучать микроорганизмы человека, которые попадают в микробиоту кошки или собаки, мы сможем проследить эволюцию – приобретение новых генов антибиотикорезистентности или их утрату, – заметил Игорь Попов. – Благодаря установке станет возможно получить уникальные данные о механизмах распространения антибиотикорезистентности между разными видами животных.

Установка может быть также использована при изучении влияния различных видов питания на здоровье животных. Невозможно предугадать, как тот или иной корм повлияет на здоровье животных без необходимых экспериментов на животных моделях. При помощи биореатора, созданного биоинженерами ДГТУ, можно будет заранее исключать из рациона корма, которые могут негативно повлиять на здоровье питомцев, тем самым снизив качество и продолжительность их жизни. Таким образом, у отечественных производителей кормов появится высокотехнологичная площадка для разработки новых безопасных продуктов, которая позволит снизить затраты на этом этапе.

Исследования осуществляются за счет средств мегагранта Правительства РФ № 220 за 2019–2021 годы (срок реализации мегагранта продлен до конца 2023 года) под руководством приглашенного ученого – профессора Университета Рутгерса (США, штат Нью-Джерси) Михаила Чикиндаса.

Справка: антибиотикорезистентность – показатель нечувствительности микроорганизма к антимикробным препаратам (антибиотикам), вызывает инфекции, которые не представляется возможным лечить антибиотическими препаратами.
Последние новости