Создание искусственной кожи для тестирования косметики без использования животных тканей

Исследователи из Imperial College London разрабатывают методы тестирования безопасности косметики без использования животных тканей, предлагая замену в виде искусственных клеток, которые можно печатать на 3D-принтере в реалистичные модели человеческой кожи.

Хотя тестирование косметики на живых животных было запрещено ЕС в 2013 году, животные ткани до сих пор используются для оценки дермальной абсорбции — измерения степени проникновения химического вещества через кожу в кровоток.

Помимо этических соображений, существуют опасения по поводу надежности данных, полученных на животных тканях, для прогнозирования поведения химических веществ при контакте с человеческой кожей.

В новой статье в журнале Lab on a Chip доктор Марк Фриддин и Джессика Гови-Скотланд предлагают цифровой производственный конвейер, который связывает проектирование, изготовление и 3D-печать искусственных клеток в синтетические ткани. Эти синтетические ткани могут имитировать человеческую кожу.

Почему до сих пор используют животные ткани?

• Джессика Гови-Скотланд: Отказ от тестов на живых животных стал сдвигом в сторону более гуманных методов. Однако ткани животных по-прежнему используются для оценки потенциальных неблагоприятных эффектов у людей.
• Д-р Марк Фриддин: Животные ткани остаются в использовании, потому что на данный момент это наиболее признанный способ прогнозирования абсорбции химических веществ через кожу человека. Одобренных альтернатив нет.

Ограничения использования животных тканей

• Физиологические различия: Кожа животных сильно отличается от человеческой: она более проницаема и плохо воспроизводит метаболические профили человеческих клеток.
• Отсутствие кастомизации: Клетки животных не могут учитывать такие факторы, как возраст, этническая принадлежность или заболевания.
• Этические соображения: Важно работать в соответствии с принципом 3R (замена, сокращение, усовершенствование использования животных).

Предлагаемое решение: искусственные клетки

Исследователи предлагают использовать технологии искусственных клеток как более этичную, устойчивую и воспроизводимую альтернативу. Ключевые аспекты:

1. Воспроизведение функций кожи: Искусственное воссоздание барьерной функции кожи и ее метаболизма.
2. Цифровой конвейер: Связь проектирования, производства и 3D-печати искусственных клеток в синтетические ткани.
3. Персонализация: Технология открывает путь к созданию персонализированных моделей кожи для отдельных людей.

Вызовы на пути создания искусственной кожи

• Биологические: Воспроизведение процессов проникновения химических веществ и их взаимодействия с метаболическими профилями человеческих клеток.
• Инженерно-конструкторские: Разработка методов проектирования, 3D-печати и сборки искусственных клеток в пригодные для использования участки синтетической кожи. Не существует четкого конвейера, связывающего эти аспекты.
• Валидация: После создания точных синтетических тканей потребуется подтвердить их эффективность как альтернативы коже животных, что потребует консенсуса регулирующих органов, индустрии и ученых.
• Масштабирование: Проблемы масштабирования технологий изготовления и сборки.

Инженерия метаболизма в искусственных моделях

Основой может стать прогресс в бесклеточных экспрессионных системах. Эти платформы позволяют производить белки по требованию, комбинируя соответствующий шаблон ДНК или РНК со всеми необходимыми компонентами для экспрессии белка in vitro. На этой основе можно создавать более крупные системы и схемы, способные воспроизводить специфические особенности метаболизма человеческих клеток, а затем внедрять их в искусственные клетки.

Внедрение новых методов

• Доказательство безопасности: Необходимо продемонстрировать, что новые методы могут быть безопаснее для потребителей, чем текущие подходы.
• Сотрудничество: Совместные подходы к валидации методов помогут стимулировать инновации и сократить использование животных.
• Интеграция в рамки: Подход должен быть интегрирован в структурированные рамки тестирования безопасности, где конкретные модели кожи комбинируются для всесторонней проверки химических веществ.
• Механистическое понимание: Основывая модели искусственной кожи на механистическом понимании биологии человека, можно лучше и с большей уверенностью прогнозировать риски для здоровья человека.

Мотивация и будущее

• Мотивация исследователей: Джессику мотивировал интерес к биологии человека и защите прав животных. Марка вдохновило отсутствие одобренных безальтернативных методов и желание рассмотреть радикально иной подход с использованием искусственных клеток.
• Перспективы: Платформы искусственных клеток могут революционизировать не только тестирование косметики, но и фармацевтическую отрасль (тестирование эффективности новых лекарств), что сократит количество используемых животных.
• Более широкое влияние: Технологии могут проложить путь к персонализированным безальтернативным моделям кожи для исследований и улучшить инструменты для создания более безопасных формул. Потенциальное влияние распространяется на сектора пищевой промышленности, сельского хозяйства и материаловедения.