Badanie in vivo – co to jest?

Badania in vitro i in vivo stanowią nieodłączny element rozwoju medycyny i nauk pokrewnych. Warto wiedzieć, czym się różnią, aby zrozumieć ich znaczenie dla procesu odkrywania nowych leków czy terapii.

In vivo – na czym polega to badanie?

Badania in vivo (z łac. na żywym) polegają na prowadzeniu eksperymentów, obserwacji, pomiarów i zabiegów bezpośrednio na całych organizmach: ludzkich, zwierzęcych, ale także roślinnych. Ich przeciwieństwem są badania in vitro (z łac. w szkle), czyli przeprowadzane w warunkach laboratoryjnych. Można się również spotkać z pojęciem badań ex vivo (z łac. poza organizmem), które polegają na pobraniu narządu, tkanki lub komórek i przeprowadzeniu testów pozaustrojowo.

Najszerszą gałęzią badań in vivo jest weryfikowanie skuteczności i bezpieczeństwa cząsteczek kandydujących do miana leków. Po badaniach na liniach komórkowych (badania in vitro) potencjalne leki testowane są najpierw na zwierzętach, a w kolejnych etapach – na ludziach. Badania te stanowią dalsze fazy procedury przedrejestracyjnej, polegającej na uzyskaniu przez badaną substancję czynną statusu leku.

W testach in vivo na zwierzętach badane substancje podaje się w szerokim zakresie stężeń po to, aby wskazać ewentualny zakres terapeutyczny – odrzucić dawki za niskie (nieskuteczne) i zbyt wysokie (toksyczne). Uzyskanie zadowalających efektów oceny skuteczności i bezpieczeństwa pozwala przejść do kolejnej fazy badań przedrejestracyjnych – badań klinicznych, czyli u ludzi.

Bezwzględnym warunkiem prowadzenia badań in vivo u ludzi jest uzyskanie zgody komisji bioetycznej, a także podpisanie przez uczestników formularza świadomej zgody. Badania te prowadzone są w kilku etapach. W pierwszym z nich (badania I fazy) wstępnie ocenia się bezpieczeństwo nowego leku oraz analizuje jego farmakokinetykę. W badaniach I fazy bierze udział niewielka grupa zdrowych ochotników. W badaniach II fazy (prowadzonej na większej grupie osób z daną jednostką chorobową) analizuje się kliniczną skuteczność terapii. Badania III fazy zakrojone są na znacznie szerszą skalę. W tym etapie mogą brać udział nawet tysiące chorych, a samo badanie trwa często wiele lat. Jego celem jest bowiem nie tylko ostateczne potwierdzenie skuteczności leku, ale też zaobserwowanie, czy podczas długotrwałego stosowania nie pojawiają się nowe, dotąd nieznane, działania niepożądane. Badania III fazy muszą dać odpowiedź, czy potencjalny lek zapewnia lepsze efekty terapii niż dostępne do tej pory metody leczenia.

Poza procedurą odkrywania i badania nowych leków badania in vivo są szeroko stosowane w kosmetologii. Wynika to z faktu, że w 2004 r. Unia Europejska zakazała testowania na zwierzętach gotowych produktów, a w 2009 r. również składników kosmetycznych. O ile dostępne techniki badań in vitro pozwalają ocenić wchłanianie się kosmetyku przez skórę czy działanie drażniące, o tyle skuteczność deklarowana przez producenta analizowana jest w badaniach aplikacyjnych in vivo (na zdrowych ochotnikach). Przed każdym badaniem kosmetologicznym u ochotników wykonuje się badanie dermatologiczne, podczas którego ocenia się rodzaj i stan skóry, jej kondycję oraz skłonność do reakcji alergicznych. Odnotowuje się również istniejące lub przebyte choroby skóry wraz z metodami ich leczenia. Celem badań in vivo w kosmetologii jest potwierdzenie długoterminowego bezpieczeństwa kosmetyku, a także poznanie opinii konsumentów na temat walorów użytkowych i skuteczności działania produktu.

W warunkach in vivo prowadzi się również terapię genową. Terapia genowa jest metodą leczenia chorób genetycznych, których przyczyną są mutacje w obrębie genomu, prowadzące do wytworzenia wadliwych, niefunkcjonalnych białek. Polega na wprowadzeniu do organizmu pacjenta prawidłowego genu w miejsce genu zmutowanego. W przypadku terapii genowej in vivo gen wprowadzany jest bezpośrednio przy użyciu nośników – najczęściej są to wektory wirusowe. Niestety, wydajność tej terapii jest niska. Alternatywną metodą terapii genowej jest terapia ex vivo, która polega na pobraniu od pacjenta komórek, wprowadzeniu do nich genu terapeutycznego, a następnie ponownym umieszczeniu ich w organizmie chorego.

In vivo a in vitro – czym się różnią?

Badania in vitro i in vivo są niezbędnymi elementami w ocenie skuteczności i bezpieczeństwa nowych leków, kosmetyków i zabiegów chirurgicznych. Zasadnicza różnica między tymi dwoma rodzajami testów polega na miejscu ich prowadzenia. Badania in vitro prowadzi się w warunkach laboratoryjnych, a badania in vivo na żywych organizmach.

Badania in vivo są dużo bardziej miarodajne niż testy in vitro. Może się zdarzyć, na przykład, że wyniki badań komórkowych będą bardzo obiecujące, jednak okaże się, że w organizmie wyższym cząsteczka jest niemal całkowicie metabolizowana w wątrobie. W efekcie nie dociera w stężeniu terapeutycznym do docelowego miejsca działania, co dyskwalifikuje ją z dalszych testów.

Badania in vitro jako tańsze, łatwiejsze do przeprowadzenia i niewymagające zgody komisji bioetycznych stanowią z reguły badania wstępne, po przejściu których cząsteczka czy metoda zabiegowa mogą być testowane w warunkach in vivo.