Имплантируемые микроскопы для глубокой визуализации тканей могут сократить использование животных в исследованиях

Учёные работают над имплантацией крошечного микроскопа в крысу для мониторинга клеточных изменений, что со временем может сократить количество животных, используемых в медицинских исследованиях.

Исследователи сначала попытаются изучить клетки спинного мозга, прикрепив микроскоп к позвонку крысы, чтобы продемонстрировать возможность сбора полезных данных.

Эта техника позволит учёным отслеживать прогрессирование заболевания или терапевтические эффекты в живых организмах и сократить число животных, приносимых в жертву для исследований.

Проект стоимостью £400 000 финансируется Национальным центром по сокращению, усовершенствованию и замене животных в исследованиях (NC3Rs) и Советом по исследованиям в области инженерии и физических наук.

Ведущий исследователь профессор Энди Харви из Школы физики и астрономии Университета Глазго заявил: "Использование микроскопической визуализации in vivo широко распространено для фундаментальных исследований с использованием животных моделей в биомедицине, для открытия лекарств и отслеживания прогрессирования заболеваний.

Однако визуализация глубоких тканей является высокоинвазивной, поэтому обычно животное усыпляют после каждого измерения.

Для экспериментов, включающих тестирование с несколькими временными точками, например, при изучении прогрессирования заболевания или миграции клеток, усыпление животного для каждой временной точки может потребовать использования большого количества животных для достижения надёжного результата исследования.

Более того, это даёт лишь моментальные снимки явлений, затрудняя понимание судьбы и функции клеток.

Если мы сможем имплантировать устройство для визуализации, мы сможем значительно сократить количество используемых животных и отслеживать прогрессирование заболевания или эффекты лечения на одном и том же животном".

Исследователи встроят микроскоп размером всего 5 мм × 5 мм × 10 мм, который будет закреплён цементом на позвонке и подключён к источнику питания. Цель — обеспечить визуализацию в реальном времени.

Профессор Харви сказал: "Такого ещё никогда не делали. Технология, безусловно, существует, но большая проблема будет заключаться в обеспечении стабильного изображения — противодействии эффектам движения и дыхания — и в выяснении, не вызывает ли рубцовая ткань каких-либо проблем.

Микроскоп будет достаточно мал и сконфигурирован, чтобы быть минимально навязчивым для комфорта животного. Микроскоп будет закреплён цементом на позвонке, а оптические световоды будут передавать изображения на массивы детекторов, которые могут быть удалённо расположены в полостях тела — подобно тому, как кардиостимулятор устанавливается людям с минимальным дискомфортом или без него. Микроскоп можно будет извлечь в конце исследования".

Проект предлагает несколько преимуществ в соответствии с целями NC3Rs:

• количество животных, которых пришлось бы приносить в жертву в типичных экспериментах с использованием животных, может быть сокращено до 10 раз,
• повышение точности, поскольку множественные эксперименты проводятся на одном животном,
• визуализация в реальном времени во время нормального поведения животного улучшит качество данных и снизит стресс у животных.

Со-исследователь профессор Сью Барнетт, эксперт по клеточной нейронауке в Институте инфекции, иммунитета и воспаления, изучающая травмы спинного мозга, сказала: "Методы in vitro — те, что проводятся в чашках Петри — всегда являются предпочтительным подходом, но они часто не имитируют сложность, которую вы находите в живом организме.

Хотя мы можем изучать эффекты лекарств, направленных на восстановление после травмы спинного мозга, in vitro, мы не видим влияния, которое оказывают на этот процесс другие клетки организма и тканевая среда.

Если мы сможем установить технику, которая поможет нам валидировать методы, используемые in vitro, это будет чрезвычайно полезно, одновременно снижая зависимость и нагрузку на животных".