Яка різниця між in vivo та in vitro?

У публікаціях, що присвячені медичним дослідженням ми часто бачимо терміни «in vitro» та «in vivo».

In vitro з латині означає «у склі», тобто в штучно створеному середовищі – у пробірці. In vivo в перекладі з латині значить «в живому», тобто всередині живого організму.

Визначення

In vitro – з латині "у склі". Це медичні процедури, тести та експерименти, які дослідники проводять поза живим організмом. Дослідження in vitro відбувається в контрольованому середовищі, наприклад, в пробірці або чашці Петрі.

In vivo – з латині «в живому». Це тести, експерименти та дослідження, коли дія різних біологічних об'єктів перевіряється на живих організмах, наприклад, на людині, лабораторній тварині чи рослині.

Приклади

Дослідники використовують методології in vivo та in vitro для вдосконалення наших знань про хвороби та людський організм. У наукових дослідженнях дослідники можуть перевірити гіпотезу, використовуючи один або обидва ці методи.

В пробірці

Тестування in vitro проводиться в лабораторії і, як правило, передбачає вивчення мікроорганізмів або клітин людини або тварин у культурі. Ця методологія дозволяє вченим оцінювати різні біологічні явища в конкретних клітинах без відволікаючих факторів та потенційно незрозумілих змінних, що є у цілих організмах.

Тестування in vitro є простою методологією дослідження. Дослідники можуть проводити більш детальний аналіз та вивчати біологічні ефекти у більшої кількості суб'єктів in vitro, ніж у дослідженнях на тваринах чи людях.

Однак, хоча чашки Петрі та пробірки забезпечують контрольоване середовище для тестування in vitro, вони не можуть повторити умови, що відбуваються всередині живого організму.

Як результат, необхідно інтерпретувати дані in vitro з обережністю, оскільки ці результати не обов’язково і не завжди передбачають реакцію цілої живої істоти. Деякі приклади тестування in vitro включають фармацевтичне тестування та лікування безпліддя.

Фармацевтичне тестування

Нові ліки обов’язково проходять тестування in vitro перед тим, як потрапити в клінічні випробування.

Під час доклінічного тесту in vitro дослідники піддають впливу нового препарату клітини-мішені та контролюють результати. Тестування in vitro особливо корисно для виявлення того, чи має новий препарат токсичну чи канцерогенну дію.

У дослідженні 2018 року дослідники в Італії використовували тести in vitro для моніторингу токсичних ефектів наночастинок оксиду молібдену, перспективного нового лікування раку. Наночастинки - це дрібні або надтонкі частинки, розмір яких зазвичай становить 1–100 нанометрів.

Автори одного дослідження 2017 року визначили персоналізовані варіанти лікування раку за допомогою моделей in vitro.

В ході дослідження вчені зібрали клітини з двох пухлин матки та двох товстої кишки. Вони проаналізували ці пухлинні клітини за допомогою скринінгу лікарських засобів з високою пропускною здатністю, який поєднує біологію, робототехніку та обробку даних для тестування тисяч різних біологічних сполук на одній клітині-мішені.

В результаті аналізу виявлено ефективні препарати та їх комбінації, специфічні для кожної клітинної проби.

Лікування безпліддя

Запліднення in vitro (ЕКО) - це вид лікування безпліддя, коли запліднення відбувається в лабораторії, а не в організмі.

ЕКО передбачає вилучення однієї або декількох яйцеклітин із яєчника та поміщення їх у чашку Петрі з донорською спермою. Запліднення зазвичай відбувається протягом 3-5 днів. Потім медичний працівник може імплантувати отримані ембріони в матку.

У природніх умовах

Незважаючи на позитивні доклінічні результати, близько 30% лікарських препаратів-кандидатів не проходять клінічні випробування на людях через винекнення несприятливих побічних ефектів. Додаткові 60% не дають бажаного ефекту.

Тестування in vivo, особливо під час клінічних випробувань, є життєво важливим аспектом медичних досліджень загалом. Дослідження in vivo надають цінну інформацію щодо впливу певної речовини або прогресування захворювання на цілий живий організм.

Основними видами тестів in vivo є дослідження на тваринах та клінічні випробування.

Дослідження на тваринах

Дослідники використовують дослідження на тваринах, щоб розкрити механізми, що лежать в основі різних процесів захворювання, та оцінити безпеку нових медичних методів лікування.

Дослідження на тваринах виступають як своєрідне посередництво між експериментами in vitro та випробуваннями на людях. У більшості досліджень на тваринах використовуються лабораторно виведені миші або щури, які майже генетично ідентичні. В результаті дослідники можуть контролювати різні біологічні ефекти всередині складних організмів.

Тестування генетично подібних предметів у лабораторних умовах забезпечує ступінь контролю, якого не існує в клінічному дослідженні.

Клінічні випробування

Якщо препарат-кандидат виявляється безпечним та ефективним у дослідженнях in vitro та на тваринах, дослідники оцінять його вплив на людину за допомогою клінічних випробувань.

Дослідники часто порівнюють ефекти нових препаратів із ефектами плацебо.

Багато хто вважає рандомізовані контрольовані дослідження (РКД) золотим стандартом для фармацевтичних випробувань. Усі РКД повинні включати рандомізацію та контроль.

При рандомізації дослідники випадковим чином розподіляють учасників або до групи лікування, або до групи плацебо.

Дослідники порівнюють результати від учасника, який отримав новий препарат або втручання, з результатами учасника контрольної групи. Учасники контрольної групи отримують альтернативне лікування, таке як плацебо або старіша форма нового препарату.

РКД може включати розподіл лікування та плацебо в однакових капсулах, тому учасники не можуть знати, до якої групи лікування вони належать.

Резюме

Дослідження in vitro та in vivo дають цінну інформацію для всіх етапів біомедичних досліджень.

Дослідники часто використовують методи in vitro для фундаментальних досліджень для вивчення взаємодії лікарських засобів та процесів захворювання на клітинному рівні.

Дослідження in vivo розширюються дані досліджень in vitro шляхом моніторингу біологічних реакцій у живих організмах.

Джерело: https://www.medicalnewstoday.com/articles/in-vivo-vs-in-vitro#summary