Текст книги "Гиппократ не рад. Путеводитель в мире медицинских исследований"

Производственный ад

На самой первой паре по фармакологии наш преподаватель показал нам совершенно кошмарную схему. Это был самый настоящий производственный ад. Его должна пройти любая лекарственная субстанция, чтобы в итоге достичь своего конечного потребителя – пациента, который будет покупать это лекарство в аптеке. Иногда процесс длится годами, иногда приходится откатываться на кучу шагов назад. По той схеме, в среднем, у препарата должно было уходить порядка 10 лет от момента задумки первого эксперимента до первой поставки в аптеки. В этой главе мы попробуем с вами разобраться, какие бывают исследования, зачем нужны исследования на клетках и животных, если их результаты потом нельзя нормально переносить на человека, что такое ноцебо, какие существуют проверки для лекарств и кто же за всем этим следит.

Работающая гипотеза

Надо сразу оговориться, что мы будем обсуждать с вами общую модель того, как проводят исследования, но это вовсе не значит, что такая модель применима абсолютно ко всем случаям. Сейчас за производством новых лекарств стоит большая команда самых разных специалистов. Но ещё некоторое время назад лекарства получали даже совершенно случайно, чего стоит история с выделением пенициллина. Некоторые препараты создавали, основываясь на представлениях о том, что какая-то трава помогла снять симптомы – а давайте попробуем из неё что-то выделить!

Например, в древности люди использовали кору белой ивы для снятия жара. Оказалось, что в ней содержится целый коктейль разнообразных веществ: салицин, хинин, полифенолы и прочие вещества, которые оказывали противовоспалительное и жаропонижающее действие. Благодаря салицину у нас теперь есть аспирин (его научное название – ацетилсалициловая кислота). Сейчас аспирин входит в списки важнейших лекарств, повсеместно используется и вообще приносит много пользы.

Самое интересное, что теперь аспирин используется немного иначе: его больше используют в терапии и профилактике сердечно-сосудистых заболеваний. Кроме того, сейчас его исследуют ещё и как препарат с противораковой активностью. Например, ещё в 2010 году были опубликованы данные о том, что приём аспирина на протяжении многих лет уменьшает заболеваемость раком прямой кишки и смертность от него⁴⁶.

Через 8 лет учёные решили докопаться, что же такого делает аспирин. Тут я сделаю небольшое отступление и расскажу немного о раке. Раковые клетки, как правило, быстро делятся. Их задача – поделиться, распространиться. Здоровая клетка просто позволить себе такой роскоши не может. Она как человек, который постоянно забывает, выключил ли он утюг. Такой человек, уехав на работу, будет мучиться, в итоге приедет домой, всё перепроверит, а на следующий день снова забудет, выключил ли он утюг. Ещё здоровую клетку можно сравнить с дотошным главным бухгалтером перед отчётным периодом: он перепроверяет все таблицы, распечатывает их и начинает сверять вручную… То же самое со здоровой клеткой: она не может начать делиться просто так, ей надо всё проверить. Раковая же клетка такую дотошность не проявляет.

Когда клетка делится, ей нужно много строительного материала, роль которого в том числе выполняют белки. То есть в раковых клетках белок синтезирующий аппарат постоянно активирован, на поддержание его работы уходит большое количество энергии. Белки в клетке синтезируются в специальных структурах, которые называются рибосомами. Сами рибосомы тоже не просто из воздуха появляются, они синтезируются в ядрышках. Если сравнить рибосомы с кирпичным заводом, то ядрышко – это бригада, которая построила сам кирпичный завод. Кроме того, в синтезе чего бы то ни было в клетке всегда участвуют молекулы, которые регулируют тот или иной этап реакции. Такие молекулы называются по-разному, но в конкретно данном исследовании это был транскрипционный фактор TIF-IA[5]5
  Транскрипционный фактор, или фактор транскрипции, – белок, который контролирует синтез информационной (матричной) РНК на матрице ДНК. Для синтеза белка необходимо скопировать информацию с ДНК на РНК. Это считывание регулируют транскрипционные факторы. После копирования информации молекула РНК направляется к рибосомам, где и происходит биосинтез белка.


[Закрыть].

Оставим теперь в стороне раковые клетки и вернёмся к исследованию аспирина. Учёные выяснили, что аспирин снижает активность этого транскрипционного фактора в опухолевых тканях пациентов с раком прямой кишки^[47]. Без него, как оказалось, рибосомы образовываться не могут, а значит, новых кирпичных заводов нам не видать. Нет заводов – нет кирпичей, нет кирпичей – нет новых домов. Для клеток же это означало значительное снижение способности синтезировать белки.

Конечно, не каждый пациент с раком прямой кишки отреагирует на такую терапию, поэтому сами исследователи отметили необходимость дальнейшего исследования механизмов. Но даже из общих соображений безопасности можно сказать, что в долгосрочной перспективе такое лечение точно всем не подойдёт. Дело в том, что аспирин повышает риск кровотечений, поэтому всем его не назначить. Но зато это исследование сделало куда больше, чем кажется на первый взгляд: оно нашло новую мишень для терапии. То есть учёные потенциально могут создать такое лекарство, которое будет направлено против этого транскрипционного фактора TIF-IA, но которое при этом не будет повышать риск кровотечений.

Для того, чтобы такое лекарство появилось на свет, сначала необходимо ознакомиться с данными литературы. Раньше лекарства делали, основываясь на знаниях о свойствах лечебных трав. Сейчас же пласт информации больше, а значит, прочитать и обработать нужно куда больше информации, но принцип остаётся тот же. После этого моделируется молекула. Сейчас это делается с помощью компьютера, и занимаются этим отдельные специалисты. После моделирования химики синтезируют саму молекулу, тестируют разные системы очистки и определяют оптимальные условия синтеза. Да, сразу оговорюсь, что всё это – настоящее творчество в разумных пределах.

Снова попахивает шаманством? В реальности исследователи, как правило, предполагают получить какой-то определённый результат ещё до того, как эксперимент начался. Эти предположения они строят на собственных знаниях, данных литературы и неопубликованных данных, которыми с ними любезно поделились коллеги из другой лаборатории. Нет, безусловно, бывают исследования, в которых никто до конца не понимает, что же произойдёт, каков будет результат, но в разработке лекарств сюрпризов стараются не допускать. Всё это связано с большой ответственностью, так как всё, что имеет отношение к человеку, тестируется максимально тщательно, поэтому сюрпризы если и есть, то только на начальных этапах.

Как обстоят дела в современности? Если описать совсем кратко, то после создания молекулы её начинают тестировать на различных биологических моделях. Всё начинается с исследований in vitro. Затем учёные создают модельных животных, как правило, сначала это мыши или крысы специально выведенных линий, то есть исследования переносятся in vivo. И только потом, если молекула показала себя достаточно эффективной, а главное – безопасной в исследованиях на животных, начинаются исследования с участием людей. Существуют разные типы исследований, все они имеют разные дизайны, то есть способы набора пациентов, наблюдений за ними, сбора информации и прочие параметры. В зависимости от того, какое именно перед нами исследование, какая именно статья, мы можем сделать разные умозаключения.

Мне очень нравится одно из представлений иерархии доказательств в медицине, которое представлено в виде пирамиды. В основании этой пирамиды лежат самые слабые утверждения, тогда как на вершине расположились самые сильные утверждения. Давайте познакомимся поближе с этой пирамидой и разберёмся, почему доказательства расположились именно в такой последовательности.

Рис. 10. Иерархия научных доказательств. С некоторыми оговорками и дополнениями

Как видно из рис. 10, в самом низу пирамиды находятся описания различных клинических случаев, экспертные мнения, какие-то единичные сообщения. Почему так происходит? Начнём с клинических случаев и сообщений. Тут всё можно объяснить, например, статистикой. Допустим, у пациента развилась какая-то очень-очень редкая болезнь или очень редкая реакция на препарат. Необходимо ли об этом знать? Безусловно. Это может быть просто очень интересный клинический случай, который можно из года в год рассказывать на конференциях, изучать его, проверять на такую же реакцию других пациентов… Но проблема в том, что этот эффект наблюдался у одного пациента. Мы не можем воссоздать точно такие же условия – клонировать пациента, а у других пациентов таких эффектов не наблюдается. Один из принципов исследований на лекарственных препаратах – терапевтический эффект должен повторяться. Действительно, было бы странно, если бы на мне парацетамол действовал, а на вас, дорогие читатели, нет. Поэтому такие сообщения можно и даже нужно рассматривать, но не следует забывать о том, что реальная клиническая практика довольно сильно отличается от того, что творится в сериале «Доктор Хаус».

Теперь что касается экспертов. Эксперт – это человек. Причём один. Раз эксперт – человек, ему свойственно ошибаться, быть заинтересованным в вопросе и намеренно или ненамеренно искажать данные, чего-то не знать. Говоря «эксперт», мы, конечно, подразумеваем, что человек знает много всего по теме, он авторитетен для нас. Но факт в том, что в науке нельзя творить себе кумиров и авторитетов. Поэтому и вас я тоже призываю критически относиться к любой информации, в том числе и к той, которая написана в этой книге. При этом вовсе необязательно, что эксперт пытается нас обмануть. Он может просто чего-то не знать. Например, возьмём снова за пример эту книгу. Может случиться так, что с момента написания этой книги мной до момента покупки её вами произойдёт какой-то научный прорыв – и всё. Часть из написанного здесь уже будет неверна.

Единственное, к чему я сразу рекомендую относиться с бóльшей осторожностью, – апелляция к собственному авторитету. Когда человек говорит о том, что он вот специалист, он знает, как лучше, это для меня всегда повод вчитаться в то, что говорит человек.

Необходимыми для проведения исследований на людях и для регистрации любого препарата на данный момент являются исследования in vitro и in vivo. Чего тут только не исследуют! И механизм действия препарата на клеточном уровне, и то, какие у него эффективные и токсические дозы (все ведь помнят, что лекарство и яд разделяет только дозировка?), и переносимость препарата, и даже канцерогенность, и ещё многое-многое другое в зависимости от вида препарата. Ну и от количества денег у фармкомпании, которая взялась за разработку препарата[6]6
  Есть и другие факторы, которые влияют на проведение или не проведение некоторых исследований. Наверняка вы видели, что в описаниях некоторых препаратов есть раздел о приёме беременными и кормящими грудью женщинами, а в описаниях других препаратов такого раздела нет. Иногда бывает так, что исследователи заранее знают, что лучше не рисковать, поэтому проще сразу запретить или ограничить препарат для приёма в период беременности и кормления.


[Закрыть]. Результаты исследований на животных и in vitro иногда также включаются в инструкции о препарате.

Безусловным плюсом исследований на животных и клетках является тот факт, что мы можем смоделировать нужную нам ситуацию. Возможно, не полностью, но об этом чуть позднее. Каких только сейчас клеточных и мышиных моделей не существует! Есть мыши с эпилепсией, мыши с ожирением, сахарным диабетом и сердечно-сосудистыми заболеваниями, с разными видами рака. Это людей нам запрещено генетически модифицировать, а вот с мышами люди давно научились делать весьма интересные с точки зрения науки вещи, которые регулярно вызывают бурю негативных эмоций у зоозащитников, причём такая реакция часто бывает оправданной.

Человек может создать, например, мышь с поломкой в определённом гене или вообще вырезать его. Для этого необходимо, конечно, обладать определённой сноровкой, так как это довольно сложные манипуляции. Кроме того, с млекопитающими довольно сложно работать в силу особенностей строения женской половой клетки – ооцита. Переносить необходимые для создания трансгенных животных конструкции в ооцит можно различными способами, как химическими, так и физическими. Также зачастую для создания трансгенных мышей используются специальные вирусы, например SV40^[48].

Читатель может возразить, что не всегда мы обладали теми технологиями, что есть сейчас, мы не могли залезть мышам в ДНК и наворотить там бед. Да, это так, но этот факт вовсе не мешал людям проводить исследования на животных. Такие исследования способствовали развитию многих областей науки, например трансплантации органов. Учёные изучали мышей, чьи иммунные системы немного отличаются, и обнаружили, что пересаженные органы отторгаются организмом хозяина из-за иммунологических реакций. Эти работы привели к разработке методов типирования тканей, которые позволяют определить наилучшего донора^[49].

Ещё один пример того, как исследования на животных могут подтолкнуть к открытию, – препараты лития. Их начали использовать в психиатрии довольно давно. Механизм действия препаратов лития пока точно не выяснен, но предполагается, что ионы лития комплексно воздействуют на проведение нервных импульсов в головном мозге, возможно, оказывают защитное действие на нейроны (обладают нейропротекторными свойствами)^[50–52]. Сейчас препараты лития довольно эффективно используют в терапии различных психиатрических расстройств. Использование лития в психиатрии восходит чуть ли не к середине XIX века (известны случаи в ранней психиатрической практике, когда соли лития назначали в качестве противосудорожного и снотворного средства, а также для терапии «острой нервозности»), но официальной исторической датой открытия считается 1949 год^[53].

В ходе своих исследований австралийский психиатр Джон Фредерик Джозеф Кейд обнаружил, что урат лития (соль мочевой кислоты) оказывал успокаивающее действие на морских свинок^[53]. Психиатр проверил свою гипотезу в исследовании с участием людей и получил потрясающие результаты: у пациентов, которых считали безумными и неизлечимыми в течение многих лет, улучшилось состояние. Препаратам лития потребовалось ещё много лет для того, чтобы получить регистрацию. Это было связано с соображениями безопасности. В 1940-х годах он использовался в очень высоких дозах, что приводило к тяжёлой интоксикации. Кроме того, соли лития использовались в качестве заменителей поваренной соли (то есть диета пациентов была бедна натрием), что привело к смерти некоторых пациентов.

Исследования на животных проводятся далеко не только для того, чтобы поближе с ними познакомиться. Ту же мышь мы изучили вдоль и поперёк. Более того, чем крупнее животное, тем сложнее с ним работать. Беременность мышей длится около двадцати дней, тогда как у коровы он может составлять все десять месяцев. Срок беременности шипанзе и бонобо – около восьми месяцев. Кроме того, существуют этические проблемы с проведением исследований на наших ближайших сородичах, мы к ним больше привязаны. Ну и конечно финансовая проблема, которую мы уже обсуждали ранее. Купить десяток мышей и содержать их пару-тройку месяцев гораздо дешевле, чем купить десяток коров.

Животные и клетки – это экспериментальные модели со всеми вытекающими проблемами. Некоторые животные имеют биологическое сходство с людьми, что делает их отличными моделями для конкретных заболеваний, например для создания вакцины от полиомиелита проводили эксперименты на обезьянах и на культурах клеток обезьян; кроликов часто используют в качестве экспериментальной модели атеросклероза.

Кроме того, если мы представляем из себя фармкомпанию или фонд, желающий инвестировать в разработку лекарства, мы желаем минимизировать риски. Допустим, у нас есть десять-двадцать вариантов молекулы. Нам нужно проверить, какие из вариантов будут наиболее эффективными, и работать дальше над их усовершенствованием. В таких случаях исследования на клетках и на животных позволяют отобрать интересующие нас варианты.

Кроме этических существуют и другие проблемы. Во-первых, вновь вспомним об истории с талидомидом. Во-вторых, ни одно животное не заменит человека. В-третьих, само определение термина «модель» подразумевает упрощение системы.

Рис. 11. Различные пути апоптоза (клеточной смерти). На схеме представлены различные сигнальные каскады с участием множества белков

Давайте взглянем с вами на две схемы (рис. 11 и 12). Я попрошу не обращать вас пока внимание на названия и на то, что эти схемы на английском. По сути для объяснения это не будет иметь значения (но если кого-то эти схемы заинтересуют так, что он решит почитать подробнее про апоптоз, это будет вообще очень классно). Итак, существует такое понятие, как клеточная смерть. Если опустить некоторые подробности и особенности классификации[7]7
  Согласно классификации комитета по клеточной смерти (да, и такой есть)^[112], существует больше десятка различных вариантов клеточной смерти. При этом иногда термин «апоптоз» – это синоним клеточной смерти, иногда – её разновидность, в общем, всё сложно с этой классификацией. Если вам интересно, можете ознакомиться с классификацией клеточной смерти 2018 года по указанной ссылке, эта статья находится в свободном доступе на PubMed, даже не придётся пиратствовать.


[Закрыть], то апоптоз – это такая программированная клеточная гибель. Иногда случается так, что клетка повреждается, и эти повреждения необратимы. У клеток есть несколько вариантов: или стареть (это вообще отдельная тема), или переродиться в раковые, или умереть. Часто клетка избирает именно путь смерти. Есть даже такая концепция, которая предполагает, что клетка по своей натуре очень суицидальна, а не умирает она только потому, что ей не дают умереть различные стимулы.

Рис. 12. Тоже схема апоптоза (клеточной смерти).

В данном случае отображены внешний (extrinsic) и внутренний (intrinsic) пути апоптоза. Количество изображённых молекул уступает количеству изображённых молекул на предыдущей схеме, но по обоим рисункам можно понять последовательность, с которой происходят события

Так вот, сигнал о том, что пора умирать, может поступить как извне, так и изнутри. Например, если снаружи что-то случилось, то к специальному рецептору клетки, который весьма поэтично называют рецептором смерти, подойдёт сигнальная молекула, которая запустит каскад биохимических реакций. Этот процесс не менее поэтично называют «поцелуем смерти». В итоге клетка умрёт. Иногда повреждения бывают внутренними, например, что-то случилось с ДНК, клетка это поняла и решила не плодить ошибки. Так как молекул и снаружи, и внутри великое множество, вариантов тут на самом деле невероятно много.

Обе схемы, и на рис. 11, и на рис. 12, показывают нам, как может происходить апоптоз. Мы вполне можем изучить его и понять, какая реакция за какой происходит. Но первая более подробная, чем вторая. Это не делает вторую неправильной, просто вторая схема не учитывает множества других факторов. По правде говоря, в учебных целях используются схемы именно второго типа, а схемы первого типа обычно вешают куда-нибудь на стенку для красоты.

Самое интересное в том, что даже первая схема не отражает всей картины. Мы просто можем чего-то не учесть, так как это модель, а модель – это всегда упрощение. В этом и заключается глобальная проблема с модельными животными и с клетками. К слову, именно поэтому нельзя просто так перенести результаты исследований in vitro на in vivo, а с in vivo на человека. Это является в том числе одним из основных аргументов зоозащитников, которые не без оснований говорят о том, что исследования на животных проводятся часто ради исследований, а не для достижения какого-то результата или решения какой-то проблемы. Многие работы даже чисто методологически неправильно выполнены.

Поэтому для проведения исследований на животных сейчас существуют специальные довольно жёсткие предварительные процедуры. Ни один уважающий себя журнал никогда не опубликует статью об исследовании, на проведение которого не дал добро этический комитет. В заявке надо обязательно указывать все процедуры, которые будут проводиться, в том числе надо указывать, что будет с животными после испытаний. Как правило, животные, которые участвовали в одном исследовании, не участвуют в других. Значит, их содержание – лишние траты, следовательно, животных после исследований обычно убивают. С учётом невозможности экстраполирования всех результатов на человека такой исход кажется совершенно негуманным, поэтому тысячи учёных по всему миру сейчас бьются над решением этой проблемы. Возможно, через десять или двадцать лет мы сможем обходиться без исследований на братьях наших меньших.

Чуть выше в иерархии научных доказательств стоят исследования с участием людей, которые по сути представляют из себя некий срез ситуации. Представьте, что исследователи делают научную «фотографию» какой-то ситуации.

Целью такого исследования может быть оценка распространённости заболевания или какого-то исхода в исследуемой популяции или эффективности диагностики, лечения. Такие исследования, как правило, довольно недорогие, их просто проводить. Но так как исследования довольно непродолжительные, то всесторонне изучить вопрос нереально.

Кроме того, в таких исследованиях в силу самого их дизайна сложно установить причинно-следственную связь, а также рассмотреть скоротечные случаи. Например, данные о том, что конкретно сейчас испытуемые употребляли алкоголь и у них развился цирроз, не позволят нам изучить то, как влияло на здоровье употребление алкоголя год назад, как влияли какие-то другие факторы на развитие цирроза. Мы ведь не можем по одной фотографии сказать, что люди, запечатлённые на ней, делали год назад или что происходило на этом место неделю назад или даже час назад.

Есть ещё один интересный момент: если исследователь полагается на опрос пациента, то по заветам доктора Хауса необходимо помнить о том, что люди лгут. Причём это может зависеть даже не от желания самого человека, просто наша память так устроена. Мы склонны что-то забывать, наш мозг может искажать информацию, просто потому что ему удобнее её так хранить. Ну и, конечно, нельзя исключить чувство вины или чувство стыда. Например, человек может сознательно или несознательно назвать меньшее количество ложек сахара, которое он обычно кладёт в чай, «уменьшить» количество выкуренных сигарет или выпитых алкогольных напитков.

Такие исследования относятся к типу обсервационных, или наблюдательных, то есть учёный просто собирает имеющуюся информацию, а непосредственного вмешательства в ситуацию не происходит. Учёным довольно сложно опрашивать и осматривать всю популяцию, которая представляет для них интерес. Поэтому такие исследования часто проводятся в крупных учреждениях здравоохранения, где большой поток пациентов.

Участники набираются на основе критериев включения и исключения. Это такие параметры, которым участникам необходимо удовлетворять, чтобы участвовать в исследовании. Например, в анализ были включены пациенты обоих полов от 18 до 30 лет включительно, а ещё у них у всех был сахарный диабет второго типа; критерием исключения, например, служил сахарный диабет первого типа и несахарный диабет. Это значит, что пациенты с несахарным диабетом не включались в исследование. Такие исследования, как правило, позволяют увидеть какую-то определённую картину мира и составить дальнейший план действий. Можно даже оценить связь болезни и фактора риска через отношение шансов. Приведу пример такого исследования.

Nikiphorou и её коллеги поставили цель изучить уровни витамина D и их связь с состоянием здоровья пациентов с ревматическими заболеваниями^[54]. Учёные проводили исследование в крупной клинике в Финляндии. Всего было включено 3203 пациента. Дальше исследователям нужно описать свою выборку: возраст пациентов был от 15 до 91 года, средний возраст – 54 года, 68 % пациентов составили женщины. Также исследователи оценили распространённость различных ревматических заболеваний в выборке, например заболевания соединительной ткани встречали у 213 пациентов. Далее у пациентов оценивался уровень витамина D. Можно было сделать вывод о распространённости дефицита витамина, а также оценить степень тяжести этого дефицита. Так, у 17.8 % пациентов наблюдался дефицит, при этом у 1.6 % – тяжёлый дефицит (<25 нмоль/л). Более высокий уровень витамина связали с более старшим возрастом, более низким показателем индекса массы тела[8]8
  Индекс массы тела – это отношение массы тела, выраженной в килограммах, к квадрату роста, выраженному в метрах. Этот параметр применяется для того, чтобы оценить, есть ли у человека избыточная масса тела. Для некоторых популяций пациентов ИМТ не очень хорошо работает, но в целом он широко применяется.


[Закрыть] и регулярными физическими упражнениями (p < 0.001).

Это исследование показало, что у большинства людей из исследуемой выборки в Финляндии был оптимальный уровень витамина D. При этом сами исследователи отметили, что повышение уровня витамина с возрастом – это парадокс, так как в принципе следует ожидать более низкого потребления витамина, меньшего всасывания в кишечники и снижения способности организма преобразовывать молекулу в её активную форму в коже. Авторы заметили, что этот феномен может быть объяснён тем, что вот, мол, какой у нас хороший скрининг, как все хорошо принимают добавки. Поэтому у нас и нет дефицита у большинства пациентов в популяции. Но опять же – это всего лишь предположение, учёные довольно сдержанны в своих формулировках и стараются обычно не делать голословных утверждений.