Если вы читали какую-либо научную работу, связанную с биологическими или медицинскими исследованиями, то, возможно, вы встречали термины "in vivo" и "in vitro" в тексте. Этимологическое происхождение терминов in vivo и in vitro происходит от латинского; in vivo описывает что-то "внутри живого организма", а in vitro - что-то "в стекле", например, в пробирке или чашке Петри. В этой статье будут даны определение этим терминам, а также плюсы и минусы анализа с использованием методов in vivo и in vitro на подробных примерах.
Определения in vivo и in vitro
Исследование in vivo включает в себя тестирование с живыми объектами, такими как животные, растения или целые клетки. Например, клинические испытания, направленные на оценку безопасности и эффективности экспериментального препарата на людях, считаются исследованиями in vivo.
Эксперименты in vitro относятся к работе, проводимой с клетками, тканями или другими биологическими компонентами, которые были извлечены из живого организма(организмов), представляющего интерес. Хотя исследования in vivo и in vitro необходимы для биологических исследований, каждое из них имеет свои удобства и проблемы.
Модели in vitro и in vivo в разработке лекарств
Прежде чем изучать экспериментальный препарат in vivo, важно тщательно оценить его механизм действия и сложность с помощью моделей in vitro. Модели in vitro являются отправной точкой для исследователей, позволяющей получить представление о том, как клетка реагирует на новый препарат в контролируемой, изолированной среде.
Например, модели опухолей in vitro представляют собой недорогие платформы для фармацевтической компании для изучения биологических эффектов экспериментальных кандидатов в лекарственные препараты против линий раковых клеток. Результаты этих исследований могут информировать исследователей о молекулярных механизмах каждого лекарственного кандидата и о том, как эти механизмы могут влиять на раковые клетки в определенных условиях. Однако эти результаты крайне сложно экстраполировать на клинический эффект, поскольку исследования не проводились на интактном живом организме, где в игру вступает гораздо больше биологических переменных.
После того как кандидат в лекарственные препараты продемонстрирует эффективность в серии экспериментов in vitro, можно использовать модели in vivo для продвижения исследований по разработке лекарственных препаратов. Эти доклинические исследования обычно включают использование животных для дальнейшей оценки безопасности, эффективности и доставки лекарственного кандидата. Например, модели грызунов, инокулированные опухолевыми клетками, обычно используются для скрининга кандидатов в противоопухолевые препараты, которые показали многообещающие результаты в ходе ранее проведенных исследований in vitro.
Испытания in vivo
Люди и животные имеют много общих анатомических и физиологических особенностей с сопоставимыми функциями. Следовательно, испытания на животных и клинические испытания составляют основу исследований in vivo, связанных с открытием лекарств.
Животные модели(доклинические)
Прежде чем кандидат в лекарственные препараты будет испытан на людях, он должен пройти тщательные испытания на животных для дальнейшей оценки его токсичности, метаболизма и общей эффективности. Для доклинических исследований in vivo обычно используются модели позвоночных животных, такие как грызуны, приматы, собаки и кролики. Мыши являются наиболее используемым видом позвоночных животных благодаря сочетанию таких факторов, как размер, простота в обращении, быстрое размножение и низкая стоимость. Мыши также имеют 95% общих генов с человеком, что делает их очень привлекательными моделями для изучения заболеваний человека. Эти факторы способствуют их полезности при оценке безопасности и эффективности кандидатов в лекарственные препараты на доклинической стадии.
Испытания на людях(клинические)
После того как кандидат в лекарственные препараты продемонстрировал достаточную эффективность и безопасность в ходе исследований на животных, можно приступать к исследованиям на людях. На этом этапе исследователи заинтересованы в оценке того, является ли лечение безопасным и эффективным для предполагаемой популяции испытуемых. Люди, принимающие участие в клинических испытаниях, будут находиться под тщательным наблюдением, чтобы оценить метаболизм препарата и фармакокинетические свойства экспериментальной терапии с течением времени.
Для этих испытаний очень важно проводить такие анализы с последующим непрерывным мониторингом, чтобы можно было тщательно оценить безопасность и эффективность кандидатов в лекарственные препараты.
Таблица 1: Сравнение методов in vivo и in vitro
Тип исследования |
In vivo |
In vitro |
Определение |
Исследования "внутри живого организма" |
Исследования, проводимые "в стекле" |
Стоимость |
Очень дорого |
Относительно низкая стоимость |
Время |
Длительный и обширный |
Относительно быстрый |
Пример |
Клинические испытания и исследования на животных |
Орган-на-чипе, микрофизиологические системы, скрининг на основе клеток, диагностические тесты |
Плюсы |
Более конкретные и надежные для наблюдения биологических эффектов у испытуемого |
Относительная простота, видовая специфичность, экспериментальный контроль |
Минусы |
Строгие правила и стандарты соответствия |
Физиологически ограниченные |
Использованная литература: www.technologynetworks.com