Модели трёхмерных клеточных культур: фармакокинетика лекарственных средств, оценка безопасности и регуляторные аспекты

Доклинические исследования служат основой для оценки потенциальных рисков и эффективности новых лекарственных препаратов у человека. Однако существующие двумерные (2D) системы культивирования клеток in vitro не способны точно воспроизводить и моделировать многообразие окружающей среды и сложные процессы, наблюдаемые in vivo, тогда как исследования на животных имеют существенные ограничения, обусловленные видовыми различиями и низкой пропускной способностью, не соответствующей растущим потребностям. Для повышения точности доклинического прогнозирования безопасности и эффективности лекарственных средств исследователи продолжают разрабатывать новые модели и внедрять усовершенствованные клеточные и органные тест-системы, более точно отражающие индивидуальную чувствительность человека к лекарственным препаратам. Среди них трёхмерные (3D) модели клеточных культур воспроизводят физиологически значимое клеточное микроокружение и открывают широкие возможности для оценки диспозиции и фармакокинетики лекарственных средств, влияющих на их безопасность и эффективность, уже на ранних этапах разработки. В настоящее время существует множество типов 3D-систем культивирования: от простых сфероидов до более сложных органоидов и моделей «орган-на-чипе», а также от статических 3D-моделей на основе одного типа клеток до 3D-моделей совместного культивирования с микрофлюидным контролем потока и гибридных 3D-систем, объединяющих 2D-культуру с биомедицинскими микроэлектромеханическими системами. В статье рассматриваются современное применение и проблемы использования 3D-систем культивирования для оценки фармакокинетики, безопасности и эффективности лекарственных средств, а также подробно обсуждаются регуляторные аспекты 3D-клеточных моделей печени, кишечника, почек и нервной ткани.