عندما يتعلق الأمر بتقييم الأدوية أو فهم علم الأحياء الأساسي، يفضل الباحثون بشكل متزايد مختلف الأساليب التجريبية المبتكرة على النماذج الحيوانية أو خطوط الخلايا البشرية الخالدة.

مثل هذه الأساليب، المعروفة باسم NAMs – وهي اختصار لعبارة “الطرق البديلة الجديدة” أو “منهجيات النهج الجديدة” – تعمل على إزالة المشكلات الأخلاقية المرتبطة بالتجارب على الحيوانات. ومن خلال قدرتها على التقاط قدر أكبر بكثير من التباين الوراثي البشري مقارنة بالنماذج الحيوانية وخطوط الخلايا المستخدمة تقليديا في الأبحاث، فإنها تعد أيضا بتحديد علاجات آمنة وفعالة بشكل أكثر موثوقية وبجزء بسيط من التكلفة.

تتضمن أمثلة NAMs ما يلي: متعددة الخلايا في المختبر الأنظمة التي تحاكي الخصائص البيولوجية والميكانيكية للأعضاء والأنسجة البشرية؛ كيميائي (في الكيمياء) تقييمات التفاعلات بين الجزيئات البيولوجية خارج الخلية أو الكائن الحي؛ والحسابية (في السيليكو) أساليب النمذجة، مثل تلك التي تتنبأ بكيفية تفاعل الجزيئات.

وتدفع الآن بعض الحكومات والجهات التنظيمية في مختلف أنحاء العالم نحو زيادة استخدام آليات عدم الانحياز في الأبحاث، ويرجع ذلك جزئيا إلى الضغوط التي تمارسها جماعات حقوق الحيوان. في إبريل/نيسان، على سبيل المثال، أعلنت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) عن خطط للتخلص التدريجي من متطلباتها لإجراء الاختبارات على الحيوانات في تطوير علاجات الأجسام المضادة وحيدة النسيلة، من بين أدوية أخرى. وفي الشهر الماضي فقط، منحت المعاهد الوطنية للصحة (NIH) في الولايات المتحدة مبلغ 87 مليون دولار أمريكي لإنشاء مركز نمذجة العضيات الموحد، وهو مورد وطني مخصص لتطوير آليات عدم الانحياز القائمة على العضيات “لتقليل الاعتماد على النمذجة الحيوانية”.

ولكن على الرغم من كل هذه التطورات، فإن المتبنين الأوائل لآليات عدم الانحياز ــ بما في ذلك نحن ــ ما زالوا يواجهون المقاومة. وعلى الرغم من حدوث بعض التقدم (انظر: “في ازدياد”)، فإن العديد من هؤلاء الباحثين يكافحون من أجل نشر أعمالهم، خاصة في المجلات عالية التأثير. لا يزال المراجعون يطلبون من البعض التحقق من صحة دراساتهم على الحيوانات، أو عند التقدم للحصول على المنح، يجدون أن الممولين ينظرون إلى البيانات التجريبية بشكل أكثر إيجابية إذا كانت تلك البيانات تتضمن دراسات على الحيوانات. أفاد الباحثون في بداية حياتهم المهنية، على وجه الخصوص، أنهم يشعرون بالضغط لإدراج تجارب على الحيوانات، حتى عندما يبدو الأمر كذلك القليل من المبررات العلمية للقيام بذلك.

ومن أجل الاستفادة من الفرص التي تتيحها آليات عدم الانحياز الآن ـ ومن العدد المتزايد من المبادرات الرامية إلى تعزيز تطوير واستخدام هذه الأساليب ـ فإن الأمر يتطلب إجراء تغييرات في كيفية عمل المجلات العلمية، والجهات التنظيمية، والممولين. وهذا من شأنه أن يساعد في ضمان الثناء على أولئك الذين ينفذون هذه التكنولوجيات التحويلية، وليس معاقبتهم.

ما هي حركة عدم الانحياز؟

تشتمل بعض عمليات حركة عدم الانحياز المعتمدة على الخلايا والأنسجة على خلايا جذعية متعددة القدرات (iPS) مستحثة بواسطة الإنسان. ويمكن توليدها في المختبر من الخلايا الجسدية، مثل خلايا الدم أو الجلد. إنها تجدد نفسها بشكل مستمر، ومع المواد الكيميائية المناسبة ومزيج من عوامل النمو، يمكنها التمايز إلى أي نوع من الخلايا في الجسم تقريبًا. وبالتالي، باستخدام عمليات سحب الدم أو الخزعات، يمكن للباحثين، من حيث المبدأ، الحصول على إمدادات غير محدودة من الخلايا التي تمثل أي نوع من الأعضاء أو المريض أو مجموعة المرضى.

تعد الكائنات العضوية والأجسام الكروية من بين NAMs التي يمكن توليدها من خلايا iPS أو خلايا أخرى. تسمح هذه الهياكل ثلاثية الأبعاد للباحثين بتحليل سلوك الخلية ونمذجة الأمراض واختبار الأدوية فيها في المختبر الأنظمة التي تحاكي بنية العضو البشري ووظيفته وأنواع خلاياه الظروف التي توفرها الأنسجة الطبيعية.

وباستخدام الكولاجين، وغيره من البروتينات المشابهة، أو الهلاميات المائية البوليمرية الخالية من المشتقات الحيوانية، يجري الآن تصميم نماذج تحاكي بيولوجيًا وميكانيكيًا البيئات الدقيقة للأورام والمصفوفة خارج الخلية (شبكة البروتينات والجزيئات الأخرى التي تحيط بالخلايا والأنسجة).

يمكن زرع الأجسام الشبه الكروية السرطانية المتولدة من أنسجة الورم للشخص، أو من خزعة كاملة، في مصفوفة خارج الخلية. ويمكن لنظام الدورة الدموية الذي يشتمل على مضخة أن يدفع العناصر الغذائية عبر الأجسام الشبه الكروية¹. تتيح هذه التقنيات للباحثين التحكم في البيئة الدقيقة للورم ومراقبتها بكفاءة أكبر بكثير مما لو كانوا يستخدمون نماذج حيوانية أو طعمًا أجنبيًا مشتقًا من المريض، وهي تقنية يتم من خلالها زرع خزعة من ورم الفرد في نموذج فأر.

كما اكتسبت نمذجة الحاجز الدموي الدماغي زخمًا كبيرًا. باستخدام عضيات الدماغ، يمكن للباحثين التحقق مما إذا كانت بعض الأدوية – أو حتى الخلايا السرطانية – يستطيع عبور هذا الحاجز.

وفي الوقت نفسه، أحرز تقدم في حركة عدم الانحياز في الكيمياء و في السيليكو تساعد في تسريع عملية تطوير الأدوية من خلال تحديد المرشحين الواعدين للاختبار.

على سبيل المثال، تستخدم نماذج AnimalGAN التابعة لإدارة الغذاء والدواء الأمريكية الذكاء الاصطناعي لتوليد بيانات قائمة على الحيوانات في علم السموم والتي كان من الممكن الحصول عليها باستخدام الدراسات على الحيوانات. وبالمثل، يمكن للمناهج الرياضية، مثل نماذج العلاقة بين البنية الكمية والنشاط، أن تتوصل إلى العلاقة الرياضية بين التركيب الكيميائي للمركب ونشاطه البيولوجي والتنبؤ بخصائص الكيانات الكيميائية الجديدة.

المحاكمات في طبق

على مستوى العالم، يفشل 86% من الأدوية المرشحة في المتوسط ​​في التجارب السريرية البشرية². ويرجع ذلك إما إلى مشاكل السمية، أو، وهو الأمر الأكثر شيوعًا، لأن الأدوية ليست فعالة بما فيه الكفاية عند البشر³. يبدو أن عدم الكفاءة هذا يرجع بشكل أساسي إلى فشل التجارب على النماذج الحيوانية في التنبؤ باستجابات الإنسان للأدوية⁴.

على مدى نصف القرن الماضي، شمل تطوير الأدوية اختبار المركبات في الحيوانات لسنوات قبل تعريضها لأي بيولوجيا بشرية. ومن خلال جلب البيولوجيا البشرية إلى المراحل الأولى من اكتشاف الأدوية، تستطيع آليات عدم الانحياز أن تقلل إلى حد كبير من الوقت والمال اللازمين للحصول على نتائج إيجابية.

باستخدام “التجارب السريرية في الطبق” (CTIDs) – حيث قد يتكون كل “طبق” من لوحة مكونة من 100 عضوي تم إنشاؤها باستخدام الخلايا الجذعية أو الأنسجة المريضة من 100 فرد، على سبيل المثال – يمكن للباحثين اختبار العلاجات على عينة تمثيلية من المرضى قبل اختبارها على الحيوانات أو في التجارب السريرية التقليدية.⁵.

يمكن أن تكون CTIDs مفيدة بشكل خاص لتطوير علاجات لعلاج الأمراض النادرة الناجمة عن الطفرات الجينية. على سبيل المثال، من المعروف أن أكثر من 100 طفرة في جين LMNA تسبب أمراض القلب الوراثية النادرة⁶. باستخدام CTIDs، يمكن لمطوري الأدوية تصميم علاجات للأفراد الذين يعانون من طفرات مختلفة عن طريق اختبار فعالية العديد من الأدوية في وقت واحد على خلايا مرضى متعددة. في المختبر^7,8.

إلى جانب الاستفادة من اكتشاف وتطوير أدوية للأمراض الوراثية، يمكن أن توفر CTIDs بيانات تدريب مهمة لنماذج الذكاء الاصطناعي التي تم تصميمها للمساعدة في اكتشاف الأدوية.⁹.

ومن الممكن أن تساعد آليات عدم الانحياز أيضاً في الحد من التفاوت في الصحة. على نطاق واسع، تكلف جميع النماذج البديلة تقريبًا أقل من تكلفة العمل على الحيوانات، مما قد يقلل التكاليف بالنسبة للمرضى¹⁰. ومع استخدام الخلايا الجذعية البشرية المحفزة والأنسجة المشتقة من المريض في المختبر، ينبغي أن يكون من الممكن إجراء تجارب سريرية أكثر شمولا، حيث يتم اختبار الأدوية على المجموعات السكانية الممثلة تمثيلا ناقصا، بما في ذلك أولئك الذين ينتمون إلى البلدان المنخفضة والمتوسطة الدخل.

تغيير العقليات

وباعتبارنا من أوائل المستخدمين لآليات عدم الانحياز، فقد شجعتنا العديد من المبادرات، في كل من الولايات المتحدة وأوروبا، للحد من استخدام التجارب على الحيوانات في الأبحاث.

يعد إعلان إدارة الغذاء والدواء الأمريكية في أبريل بشأن علاجات الأجسام المضادة وحيدة النسيلة جزءًا من جهد أوسع “لاستبدال وتقليل وتحسين” استخدام الحيوانات في الأبحاث.¹¹. وبعد بضعة أسابيع، أعلنت المعاهد الوطنية للصحة أنها تعتزم إنشاء مكتب الابتكار البحثي والتحقق من الصحة والتطبيق (ORIVA)، جزئياً لتنسيق الجهود الرامية إلى تطوير وتوسيع نطاق استخدام آليات عدم الانحياز.