Человеческое сердце как на ладони

Бьющее сердце - его можно изучать во всех деталях и не убивать для этого животных

Система компьютерной имитации бьющегося, идентичного реальному, сердца была разработана группой HeartWorks.

Эта система является виртуальной моделью человеческого сердца, позволяющей до небывалой ранее степени изучать анатомические детали этого органа. Виртуальное сердце выглядит совершенно реальным, и при помощи искусной анимации оно имитирует реальную кардиологическую работу.

Сердцебиение может быть синхронизированно с экокардиограммой. Бьющееся сердце полностью и свободно контролируется при помощи компьютерной клавиатуры и мыши.

Его можно рассматривать и изучать с любой стороны, под любым углом: как изнутри - так и снаружи, как в нормальном масштабе - так и с увеличением.

Оно может быть повернуто вокруг любой оси и разрезано в любой плоскости.

Система разработана в соответствии с кардиологической анатомией. Свыше 160 межкардиальных структур оснащены специальными ярлыками и сопровождены детальными анатомическими описаниями. Любая из этих структур может быть выделена из описания и воспроизведена на экране в объемной модели.

Ряд сердечных зон может быть воспроизведен либо отдельно либо в комбинации с другими, облегчая понимание анатомических взаимоотношений структур сердца.

Смотрите работу сердца по ссылкам ниже (поразительно)

Heart Works:

http://www.heartworks.me.uk/index.php

http://www.heartworks.me.uk/main.php?page=videos&lang=us

Что мы будем делать без животных для экспериментов?

Авторы этой книги, доктора Рей и Джин Грик (муж и жена), в качестве ответа на поставленный в заголовке вопрос, дают тур в область современных возможностей медицинских исследований.
Настоящий прогресс в сфере генетики человеческого тела и возможнось определения реакции человека на лекарственные препараты на молекулярном уровне ставят исследователей все в более и более трудную ситуацию, если они пытаются оправдать грубые данные, полученные от экспериментирования на животных.

Почему же они продолжают испытывать на животных? На странице 29 ссылка на содержание можно прочесть следующее предположение: фармацевтические компании заинтересованы выбросить лекарственные препараты на рынок как можно скорее и без лишних затрат. Опираясь на результаты традиционного тестирования на животных, они избегают затраты для перехода на новые методы.
Тесты на животных используются в качестве щита, чтобы оградить себя от ответственности в случае судебных исков. Порочный круг самозащиты.
Между тем общественность вводится в заблуждение веря, что тестирование на животных приводит к обнаружению средств лечения и спасения жизней людей.
(стр 30) Такой подход тормозит и обращает в спять развитие науки и является причиной страданий и смертей самих людей.
(стр 25) Для фармацевтических компаний, которые несут судебную ответственность в случае, если препарат принесет ущерб здоровью или смерть пациента, предоставление данных экспериментов на животных является простым и недорогим способом доказать свою невиновность в суде: они сделали все необходимое для обеспечения безопасности лекарственного препарата.

(стр 25) Экспериментирование на животных - бизнес большого масштаба. Десятки миллионов животных используются для лабораторных исследований только в США. Прибавьте к этому производство оборудования для исследований, клеток, кормов, не говоря уже о питомниках, продающих животных для опытов. Огромная масса денег - огромные прибыли. Часть этих денег используется для лоббирования правительства, многие члены Конгресса не решаются бросить прямой вызов индустрии вивисекции.

Глава 2 книги посвящена новым открытиям, в частности ДНК, которые намного более эффективны для исследований, чем использование моделей животного.

Декстроскоп - виртуальное человеческое тело

Работа декстроскопа показана на этом видео 

http://www.volumeinteractions.com/videos.html

Декстроскоп как ничто и никогда ранее позволяет Вам увидеть и понять сложные анатомические взаимоотношения внутри человеческого тела.  Декстроскоп это более чем изображение в 3 измерениях.  Это технология на уровне виртуальной реальности с возможностью вмешательства до такой степени,  какую можно представить себе только получив собственный опыт работы на нем. 

Оденьте стереоочки, протяните руку в виртуальное пространство, и она свободно внедряются в  виртуальное тело.  Ваша левая рука находится на пульте, контролирующем 60 параметров, обеспечивая беспредельное перемещение объекта в пространстве, правая рука держит многофункциональный инструмент - стайлис, который может быть использован как для проведения процедур на виртуальном теле, так и для управления виртуальной панелью контроля.

Программа Декстроскопа интегрирует томографические изображения различных модальностей: компьютерной томограммы или магнитно резонансной томограммы 

в объемные объекты.

Этот вид, составленный в 3х плоскостях,  позволяет Вам работать в аксиальной (горизонтальной),  саггитальной (срединной) и корональной  (фронтальной) плоскостях  для наиболее четкого представления и понимания анатомических взаимоотношений.

Для того, чтобы выделить изображение на одной из плоскостей в X-Y-Z координатах, попросту укажите стайлисом на плоскость и выделете ее.  Клик (щелчек).   И далее работайте с изображением при помощи передвижения руки со стайлисом  внутри виртуального объекта.

При помощи стайлиса и виртуальной контрольной панели нажмите кнопку "draw volume in full mode", дав указание системе съинтегрировать изображение, расположенное в 3х плоскостях,  в единый объемный виртуальный объект -

 один клик - и перед Вами "живой" объемный объект.  

Для перемещения объекта в пространстве воспользуйтесь пультом с 60 параметрами слева. Напомним, Вы можете выделить стайлисом, находящимся в другой руке,  любую плоскость в 3х осных X-Y-Z координатах для того, чтобы исследовать в этой плоскости объект по всему его объему.

функция "cut" или "разрез" 

позволяет разрезать и рассматривать объект практически в любой плоскости и под любым углом, 

что дает неограниченные возможности для исследования объекта в пространстве.  

Выделенный сегмент объемного изображения  может быть связан с другим изображением в 3х осной системе координат.  В данном случае на представленной видео демонстрации изображение кровеносных сосудов, полученное на основе информации от Магнитно Резонансной Ангиограммы (MRA), объединяется с объемным изображением объекта, составленном на основе магнитно резонансной (MRI) или компьютерной томограммы (CT),  в едином объемном пространстве.  

Соединив результаты двух исследований, можно рассматриватривать  объект вместе с расположенными в нем кровеносными сосудами в 3х плоскостях, что позволяет увидеть и оценить взаимоотношения кровеносных сосудов с другими анатомическими частями объекта.

Стерео изображение, расположенное в 3х плоскостях, может быть съинтегрировано в натуральный объемный объект, содержащий в себе кровеносные сосуды.

Объемное изображение объекта может быть открыто и часть его может быть виртуально выделена "crop" с тем, чтобы отдельно рассмотреть  кровеносные сосуды внутри. Объемное изображение кровеносных сосудов может быть увеличено в размере, а также может быть повернуто в любом нужном направлении.  В нем может быть выделена часть, интересующая исследователя, увеличена или повернута для лучшего рассмотрения.

К скомбинированному изображению от магнитно резонансной томограммы и ангиограммы можно добавить третье изображение: черепную кость (от компьютерной томограммы - CT) .

Каждое изображение (MRI -  от магнитно резонансной томограммы, CT - от компьютерной томограммы и MRA -от ангиограммы), являющееся частью скомбинированного виртуального образа, может контролироваться индивидуально: выделяться, вырезаться, сдвигаться, увеличиваться и т.д.  для того, чтобы позволить изучить в нужной степени взаимотношение сосудов с тканью головного мозга и черепной костью.

На пространственном объекте можно производить и отрабатывать различные хирургические процедуры:  прохождение через кость и через ткань для того, чтобы найти наилучшее хирургическое решение.  В частности, используйте виртуальную процедуру "drill"  

для удаления костной ткани.  Затем при помощи скользящего контроля "zoom" приблизьте и увеличьте объемное изображение.  После этого через открывшийся в костной ткани проход Вы можете заглянуть и проникнуть внутрь объекта и поворачивать его внутреннее содержание с тем, чтобы разглядеть зону виртуальной хирургической операции с любого угла, практически находясь внутри самого объекта.

Для помощи в планировании операции Вы можете воспользоваться многочисленными измерительными и счетными инструментами:  для измерения длины, площади, объема, а также для измерений углов.  

Выбрав оптимальный план операции Вы можете сохранить "save" его в памяти системы для последующего рассмотрения, презентации и т.д. 

Можно распечатать отчет с иллюстрациями, сделанными системой, или создать дигитальное видео (movie AVI) - что Вам больше подходит.

Декстроскоп это  система, позволяющая Вам увидеть больше чем едва видимое, она позволяет Вам понять объект на глубоком уровне и самому взаимодействовать с ним. 

Культура клетки из сыворотки крови (серума)

Технология исследований на основе культуры клетки применяется практически во всех областях биомедицинских исследований и экспериментов.

С самых первых дней эта технология включает в себя использование  сыворотки крови животных - серума для обеспечения питательной среды, а также для других неубедительно обоснованных причин.  Эта практика продолжается и по сей день  не смотря на низкую техническую эффективность  использования серума, его высокую стоимость,  и не смотря на все увеличивающийся выбор альтернатив без животной плазмы и серума. 

Растающая обеспокоенность фактом причинения страданий животным ради получения сыворотки их крови добавили еще и этические соображения в пользу отхода от использования серума.

ПОЛУЧЕНИЕ СЫВОРОТКИ КРОВИ ИЗ ЗАРОДЫШЕЙ ТЕЛЯТ

В то время как серум может быть получен от различных видов животных, наиболее предпочтимым источником считается теленок в чреве матери.  Сыворотка крови приготавливается из крови телят, извлекаемых из забиваемых на бойне матерей-коров.

Процесс забора крови и масштаб причиняемых страданий был описан в деталях в статьеAlternatives to Laboratory Animals 2002, 30: 219-27
В нескольких словах: теленок извлекается из тела коровы во время вспарывания ее брюшной части, обмывается, пуповинный жгут обрывается, и затем  при помощи иглы, введенной в сердце, из теленка вытягивается кровь - без какой либо анестезии.

В последние годы повысилась озабоченность тем , что зародыш испытывает страдания и чувствует боль, а также накопился достаточный объем доказательств, показывающий, что мозг млекопитающих устойчив к аноксии, или повреждению при родах.  Таким образом, телята, извлеченные из чрева матери, вполне возможно находятся в полном сознании со здоровой функцией мозга, и во время процедуры извлечения крови через введенную в их сердце иглу скорее всего испытывают страдания до самого момента наступления смерти.

По оценкам, от одного до двух миллионов зародышей телят ежегодно подвергаются этому процессу, в то время как огромное колличество ученых,регулярно использующих сыворотку крови этих существ, не имеют понятия о том, какие страдания причиняет процесс забора их крови.

ТЕХНИЧЕСКИЕ СООБРАЖЕНИЯ ПРОТИВ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СЫВОРОТКИ КРОВИ ЖИВОТНЫХ

Сыворотка крови животных остается в большой степени неизученным комплексом множества компонентов, из которых на настоящий момент определены около 200.  Эффект этих неизученных компонентов на культуру клетки  пока не совсем выявлен, и существуют некоторые доказательства, что в серуме присутствуют цитотоксины, производящие негативное воздействие на первичные и установившиеся клеточные линии.

Состав сыворотки может очень сильно варьировать.  Поэтому лаборатории вынуждены анализировать каждую партию сыворотки перед употреблением - процесс как дорогостоящий так и занимающий большое колличество времени.  Значительные различия состава партий сыворотки затрудняют контроль за состоянием культуры клетки, а также различные партии сыворотки могут паказывать различные результаты в анализах (assays) клеточных линий. 

В дополнение к упомянутому, серум может также создавать благоприятную среду для различных загрязнителей, таких как: вирусы, бактерии, прионы и майкоплазмы.

Высокая стоимость серума (качественная сыворотка крови животного может стоить до 500 фунтов стерлингов за литр) также говорит в пользу использования альтернатив в исследованиях на культуре клетки.  А  неравномерные по времени поставки иной раз приводят к дефициту серума.
По некоторым оценкам 55% общей стоимости экспериментирования на культуре клетки приходятся на серум, в то время как последний составляет только 5% состава медиума.


КУЛЬТУРА КЛЕТКИ БЕЗ СЫВОРОТКИ КРОВИ ЖИВОТНЫХ.

В идеале для культуры клетки требуется определенный и постоянный в своих свойствах медиум.  В прошлом исследователи столкнулись с рядом трудностей при попытках культивировать клетки без серума.

В настоящее же время колличество компаний,  производящих медиум без серума, постоянно растет, и в таком медиуме может быть успешно и без потерь жизнеспособности культивирован широкий круг различных типов клеток.

Focus on Alternatives (FOA) Фокус на Альтернативы - группа, объединяющая организации,  пропагандирующие альтернативы экспериментам на животных, провела анализ существующих рыночных возможностей  приобретения медиума без серума для культуры клетки.

На момент исследования было найдено 28 компаний, производящих целый диапазон медиумов без серума.  А детальное описание 200 компаний было занесено в таблицу, дающую имя компании-поставщика, состав медиума, спектр его применения и типы клеток, которые питает каждый продукт.
Медиумы, полностью свободные от животного продукта, были выделены особо, а индексирование помогало исследователям без труда находить наиболее подходящие для конкретного типа клеток продукты.

Диапазон предлагаемых медиумов без серума для различных типов клеток весьма широк.  С недавнего времени благодаря крупно масштабному производству биофармацевтических препаратов, для которых необходима идеально чистая среда, что означает медиум без серума,  исследованиям в этой области уделяется особое внимание.
Ряд медиумов без серума был разработан и оптимизирован для поддержки специфических типов клеток, как например таких  коммерчески важных клеточных линий как CHO, Vero, MDCR, а также гидромассы моноклональных антител.  Другие медиумы разрабатываются для культуры общего применения и они могут поддерживать широкий круг различных клеток, используемых для исследований.

Даже те медиумы, которые разработаны для специфических целей, часто могут быть использованы в более широком круге исследований.  Некоторые компании  прилагают информацию их клиентов об успехе применения медиумов для других клеток в дополнение к тем, для которых  продукт был создан изначально.

СОСТАВ МЕДИУМОВ БЕЗ СЫВОРОТКИ КРОВИ.

Некоторые производители предлагают заменитель сыворотки животной крови, которые могут быть добавлены в культуру медиума вместо серума. 
Но в основном компании выпускают уже готовый,  полностью свободный от сыворотки животной крови, медиум, с сопроводительными инструкциями как "приучить" клетки в среде без серума.

Большинство медиумов состоят из базового медиума, к которому добавляются различные компоненты (аминокислоты, специфические добавки, витамины, ускорители роста и т.д.), которые могут быть либо животного происхождения, либо взятыми от человека, либо комбинациями двух предшедствующих, а также из растительных источников.

По определению, медиум без серума не включает в себя цельную сыворотку животной крови (серум) , но может включать производные серума.  Например, белковый компонент медиума без серума является албумином сыворотки крови теленка.

Организация "Фокус на Альтернативы" FOA пока не достаточно обратила внимание на другие компоненты, изготовленные на животной основе, ее основной заботой является извлечение крови из живых зародышей-телят.  Продукты, извлеченные из взрослых животных, могут порой вовлекать меньше страданий, но предпочтение отдается продуктам полностью свободным от животных компонентов.

Многие компании представляют детальный состав  медиумов без серума для интересующихся исследователей.  Некоторые публикуют список ингредиентов на своих сайтах.  Однако в условиях конкуренции рынка, когда  на медиумы без животной сыворотки - серума наблюдается повышенный спрос, отдельные компании, выпускающие медиумы без серума, держат список ингредиентов их патентованной продукции в секрете.  Это является затруднением для тех исследователей, которые ищут продукцию, ПОЛНОСТЬЮ СВОБОДНУЮ от животных компонентов, а не
только от серума.

МЕДИУМЫ БЕЗ ЖИВОТНЫХ КОМПОНЕНТОВ

Наиболее чистая и постоянная по составу среда для культуры клетки - это медиум с четко определенными ингредиентами и полностью свободный от животных компонентов.
Некоторые компании предлагают такую продукцию, и она выделена особым образом в указанной выше информационной таблице, составленной  FOA.

Такие полностью определенные по составу медиумы, не содержащие каких либо животных компонентов, способны поддерживать различные виды клеток, включая HeLa, клетки рака груди, клетки почек, CHO, стволовые клетки, панкреатитные островковые клетки, а также производство гидромасс моноклональных антител.

В производстве клеточных культур, используемых для биофармацевтических препаратов клинического применения, особенно важно использовать как можно более чистую питательную среду.  Существует несколько компаний, чья продукция ориентирована на этот аспект.  Компания Hyclone имеет производственную площадь, обозначенную "без компонентов животного происхождения", а компания Gibco Invitogen располагает компьютерной базой данных сырья, позволяющей ее клиентам распознавать компоненты животного происхождения.

На настоящий момент примерно одна треть продуктов биотехнологии приходится на моноклональные антитела.
Которые по обычаю выращивают в медиуме с довольно высокой концентрацией серума - сыворотки крови животных (5-20%).  Вместе с тем несколько компаний предлагают для продажи специально сформулированные без серума медиумы для гидромасс, которые производят повышенный выход моноклональных антител, а также упрощают производство по сравнению с предыдущими медиумами, содержащими серум.

ОТЛУЧЕНИЕ КЛЕТОК ОТ СРЕДЫ С СЫВОРОТКОЙ КРОВИ И ИХ ВЫРАЩИВАНИЕ В НОВЫХ УСЛОВИЯХ

Чтобы заставить клетки расти в медиуме без сыворотки животной крови, обычно применяетя метод постепенного отлучения.  Компания Cambrex считает, что некоторые массы клеток могут довольно быстро приспосабливаться к медиуму без серума, если клетки подвергнуть пеллетированию (уплотнению) и затем опять размешать  в медиуме без серума.  Как правило чем чище медиум с низким содержанием или отсутсвием белка - тем больше внимания надо уделять процессу отлучения.

Некоторые компании предлагают ограниченный диапазон клеток, уже приспособленных к их продукции, медиуму без серума. Например,  Gibco Invitrogen поставляет клеточные линии почек человеческого эмбриона, CHO, COS-7L, первичные кератиноциты человека, а также различные клеточные линии насекомых, уже приспособленных к медиуму без серума.

Во время отлучения необходимо наблюдать за клеточным функционированием, так как изменения условий среды могут влиять на различные аспекты клеточной деятельности, которые иной раз могут быть теми аспектами, которыми интересуется исследователь.

Тем не менее те преимущества, которые даст переход к новому методу, как правило вполне оправдывают усилия, потраченные на переход.

Многие компании сообщают, что их медиум без сыворотки крови животных может помочь получить лучшие результаты, чем при помощи аналогичных медиумов с серумом.  Они предлагают сравнительный анализ данных, из которого видно, что для определенных видов клеток их выход  либо сравним,  либо превосходит тот, для выращенных в среде с серумом:  по плотности клеточной массы или по большему выходу клеток.

После того как клетки приспособятся к новому медиуму, исследователи оказываются в более выгодной позиции, так как облегчается контроль за условиями клеточной культуры, устраняется вмешательство загрязнителей, улучшается плодовитость культуры, устраняется цитотоксичность от сыворотки животной крови, и постоянный по составу медиум не требует анализа каждой партии.

БУДУЮЩЕЕ БЕЗ FCS -Fetal Calf Serum (БЕЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СЫВОРОТКИ КРОВИ ЗАРОДЫШЕЙ ТЕЛЯТ)

"Фокус на Альтернативы" стремится к тому, чтобы прекратить широко распространенное применение серума зародышей телят.  Организация убеждена, что уже имеющиеся на рынке  продукты без серума в сочетании с новыми разработками могут положить конец использованию сыворотки крови зародышей телят.

К этому подталкивают как моральные так и законодательные требования: European Directive 86/609/EEC  Европейская Директива обязывает ученых использовать альтернативы везде, где они возможны. 
Уже на сей день культура клетки показала себя как важная альтернатива процедурам тестирования на живых животных.  К примеру производство вакцины от полиомелита, осуществленное с помощью культур клетки, спасло жизнь тысячам обезьн, а инвитро (пробирочное) производство моноклональных антител заменило процесс выращивания их в живых мышах. 
Вполне очевидно, что методы использования клеточных культур играют важную роль в области альтернатив, и исключение применения сыворотки крови животных, в частности сыворотки крови зародышей телят, сделают эту роль еще более значимой для освобождения животных.

Экономические причины и требования безопасности заставили биофармацевтическую индустрию переходить на производство в условиях использования медиума без серума, и это в свою очередь проложило путь для следования со стороны биомедицинских исследований.

Отлучение клеток от питательной среды, содержащей сыворотку животной крови, и перевод на медиум без серума могут стоить исследователям определенных усилий, но они будут многократно оправданы последовательностью и качеством результатов.
"Фокус на Альтернативы" призывает всех пользователей клеточных культур сделать попытку для перехода на медиум без серума.

Связаться с "Фокусом на Альтернативы" FOA можно по адресу
carol@drhadwentrust.org.uk или через веб сайт
www.focusonalternatives.org.uk