Artykuł przeglądowy

Różnorodne metody stosowane w badaniach przedklinicznych dotyczących ekspozycji na konopie prenatalne

86 wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/69557

⸱

5 czerwca 2026

 ,  , 
1Departments of Pediatrics, University of New Mexico School of Medicine

W tym artykule

Podsumowanie

Badania przedkliniczne dotyczące prenatalnej ekspozycji na konopie (PCE) wykorzystują różnorodne metody, aby zbadać, jak konopie, takie jak trans-delta-9-tetrahydrokannabinol (THC) i kannabidiol (CBD), wpływają na kobiety w ciąży oraz rozwijające się płody. W tym przeglądzie przedstawiamy różne techniki in vitro i in vivo , w tym ich zalety i ograniczenia.

Streszczenie

Legalizacja konopi w całych Stanach Zjednoczonych doprowadziła do wzrostu używania przez ludzi, zwłaszcza wśród osób w ciąży, co wywołało potrzebę intensywnych badań naukowych nad potencjalnymi skutkami zdrowotnymi dla osoby i rozwijających się płodów. Badania przedkliniczne, szczególnie obejmujące trans-delta-9-tetrahydrokannabinol (THC) i kannabidiol (CBD), oferują ekscytujące możliwości i znaczące wyzwania. Jednak zmienność w formułach konopi, sposobach podawania (np. doustnie, wziechanie, miejscowe) oraz dawkowaniu stwarzają wyzwania w ocenie skuteczności i bezpieczeństwa ze względu na różnice w farmakokinetyce i biodostępności. Zrozumienie zarówno potencjalnych korzyści, jak i ryzyka stosowania konopi, w tym krótkoterminowych i długoterminowych skutków dla osób w ciąży oraz rozwijających się płodów, jest kluczowe dla zrozumienia efektów neurorozwojowych. W tym przeglądzie wykorzystywane są metody in vitro i in vivo , w tym testy komórkowe, modele organoidów, modele zwierzęce, sztuczna inteligencja (AI) oraz uczenie maszynowe (ML), wykorzystywane do badań przedklinicznych nad ekspozycją na kannabinoidy prenatalne (PCE), aby ocenić ograniczenia metodologiczne oraz implikacje dla opracowania leczenia opartego na dowodach.

Wprowadzenie

Krajowe organizacje zawodowe, w tym American College of Obstetricians and Gynecologists (ACOG) oraz American Academy of Pediatrics (AAP), zalecają zaprzestanie stosowania konopi lub unikanie ich przez osoby w ciąży lub planujące ciążę1. Według stanu na sierpień 2025 roku, 24 stany oraz Dystrykt Kolumbia zalegalizowały konopie do użytku rekreacyjnego u osób dorosłych2 (Rysunek 1). Konopie są najczęściej stosowaną substancją nielegalną na poziomie federalnym wśród osób w ciąży3. Odsetek prenatalnej ekspozycji na kannabinoidy (PCE) rośnie, zwiększając się z 5,5% ciąż w 2012 roku do 9% ciąż w 2022 roku. Częstość występowania stosowania konopi w czasie ciąży w USA waha się od 3,9% do 16%3. Roślina Cannabis sativa zawiera ponad 500 związków chemicznych i 144 różne kannabinoidy odpowiedzialne za jej właściwości psychoaktywne i lecznicze4, z których dwa najczęstsze to trans-delta-9-tetrahydrokannabinol (THC) i kannabidiol (CBD). THC jest głównym psychoaktywnym kannabinoidem odpowiedzialnym za efekt odurzenia po konopiach oraz ich potencjał uzależniający5. Zawartość THC w kwiatach konopi gwałtownie wzrosła w ciągu ostatnich dwóch dekad, z 5% w latach 90. do ponad 40% w ostatnich latach5.

Stosowanie marihuany wśród kobiet w ciąży prawdopodobnie wzrasta, częściowo ze względu na powszechne przekonanie, że konopie pomagają w walce z lękiem, stresem, bezsennością i depresją, zapewniając jednocześnie ulgę w bólu i nudnościach. Istnieje również błędne przekonanie, że marihuana jest bezpieczniejszą alternatywą dla farmaceutyków, ponieważ jest postrzegana jako naturalna6,7. Jednakże stosowanie marihuany podczas ciąży prowadzi do narażenia rozwijającego się płodu, ponieważ THC może przenikać przez łożysko i wiązać się z receptorami endokannabinoidowymi – receptorami kannabinoidowymi (CB) 1 i 2. Receptory te są ekspresowane w tkankach rozrodczych oraz w łożysku, a ich obecność jest wykrywalna w mózgu płodu już w 14tygodniu ciąży8,9. Po spożyciu przez kobietę w ciąży, THC szybko przedostaje się do krwiobiegu, przy czym szczytowe stężenia w osoczu osiągane są zazwyczaj między 3-10 min po inhalacji10 i 1-2 h po podaniu doustnym11. Ponieważ przewlekłe stosowanie marihuany prowadzi do kumulacji i magazynowania w tkance tłuszczowej, obecność THC może utrzymywać się w trakcie ciąży nawet po zaprzestaniu aktywnego używania11. Po porodzie niemowlęta mogą być narażone na działanie THC poprzez mleko matki12. Badania wykazały, że THC może być wykrywalne w mleku matki do 6 dni po jednorazowym użyciu13 i do 6 tygodni przy przewlekłym stosowaniu, ze względu na jego gromadzenie się w zapasach tłuszczu11,14.

Znane jest, że stosowanie konopi wiąże się z ryzykiem zarówno dla osoby ciężarnej, jak i rozwijającego się płodu. Osoba ciężarna używająca konopi jest narażona na zwiększone ryzyko wystąpienia wielu powikłań, w tym nadciśnienia tętniczego w ciąży, preeklampsji oraz przedwczesnego odklejenia się łożyska, nawet po uwzględnieniu czynników zakłócających. Wykazano, że PCE jest niezależnie powiązane ze zwiększonym prawdopodobieństwem przedwczesnego porodu, niską masą ciała dla wieku płodowego oraz niską masą urodzeniową niemowlęcia15,16. Nieprawidłowy rozwój po PCE utrzymuje się w okresie adolescencji i dorosłości, objawiając się zaburzeniami w zakresie pamięci, kontroli impulsów, rozwiązywania problemów oraz rozwoju werbalnego17,18,19. Nie udowodniono, aby jakakolwiek ilość konopi była bezpieczna do stosowania w czasie ciąży lub karmienia piersią1,3.

Konopie mogą być przetwarzane na różnorodne formy spożycia, w tym produkty doustne (np. produkty spożywcze, kapsułki/tabletki, nalewki, pastylki/filmy, herbaty), produkty do inhalacji (np. palone, waporyzatory, koncentraty, spraye) lub stosowane miejscowo na skórę (np. kremy, lotions, balsamy, plastry). Wśród nich palenie pozostaje dominującą metodą stosowania, choć ostatnie trendy wskazują na wzrost spożycia produktów spożywczych oraz waporyzacji wśród dorosłych20. Co istotne, droga ekspozycji może wpływać na czas wystąpienia i czas trwania działania; w przypadku inhalacji THC jest szybko wchłaniane, co prowadzi do wysokich stężeń w osoczu i szybszego wystąpienia efektów. Przy podaniu doustnym występuje opóźniony początek działania, ale czas jego trwania jest dłuższy. Systemiczne wchłanianie form miejscowych i podjęzykowych jest zmienne21. Opracowywane są również nowe metody dostarczania w celu poprawy ich celowanego dostarczenia i biodostępności. W związku z ciągłym tworzeniem nowych modeli ważne jest przeanalizowanie aktualnego stanu literatury, z uwzględnieniem standaryzacji paradygmatów ekspozycji,y gdy tylko to możliwe, aby zwiększyć przydatność wyników.

Zakres i struktura
Niniejszy przegląd koncentrujący się na metodologii podsumuje i porówna modele przedkliniczne oraz paradygmaty ekspozycji stosowane do badania wpływu konopi/kannabinoidów w PCE oraz omówi implikacje dla rygoru badawczego i translacji. Przeszukiwanie literatury przeprowadzono w bazie PubMed w celu znalezienia artykułów opublikowanych do 2026 roku. Słowa kluczowe obejmowały: prenatal cannabinoid/cannabis/marijuana exposure, preclinical models, cannabinoid impact on pregnancy oraz offspring outcomes. Kryteria włączenia obejmowały język angielski, badania przedkliniczne koncentrujące się na PCE, a materiały mogły obejmować oryginalne badania, przeglądy lub metaanalizy.

Ważne jest powiązanie heterogeniczności występującej w rzeczywistych warunkach z wieloma dostępnymi formami i zmienną aktywnością, a także rozważenie, dlaczego przedkliniczne wybory metodologiczne (droga podania, formulacja, dawka, czas) wpływają na wyciągane wnioski. Podczas projektowania modeli oraz interpretowania publikacji dotyczących PCE należy wziąć pod uwagę istotne aspekty, w tym szczegóły dotyczące trybu ekspozycji, dawki, częstotliwości i czasu trwania ekspozycji.

Przegląd i perspektywa

Badania przedkliniczne nad PCE odgrywają kluczową rolę w zrozumieniu złożonych efektów kannabinoidów, takich jak THC i CBD, przed wdrożeniem badań na ludziach, a stosowane metody mają wiele korzyści, w tym kontrolę nad warunkami eksperymentalnymi, takimi jak dawka, sposób podania oraz czynniki środowiskowe. Modele zwierzęce oraz badania in vitro mogą pomóc rozwikłać podstawowe biologiczne i molekularne mechanizmy działania konopi dzięki zdolności do kontrolowania czynników zewnętrznych. Przedkliniczne badania nad PCE są niezbędnym uzupełnieniem badań klinicznych nad kannabinoidami, gdzie pojawiają się kwestie etyczne związane z podawaniem kannabinoidów, szczególnie w grupach wrażliwych. Potrzebne są dalsze badania, aby lepiej zrozumieć potencjał neuroprotekcjonalny i ograniczyć ryzyko używania konopi.

Modele in vitro
Modele in vitro umożliwiają badanie konkretnych odpowiedzi komórkowych w bardziej izolowany i określony sposób, ale mają poważne ograniczenie wynikające z braku możliwości odtworzenia złożonych systemów całego ciała. Modele in vitro używania konopi są wykorzystywane do badania wpływu konopi i ich składników na komórki i tkanki spoza organizmu żywego. Modele te są cenne do badania biologicznych mechanizmów konopi, oceny jej potencjalnych efektów terapeutycznych oraz oceny potencjalnych ryzyk związanych z używaniem. Linie komórkowe łożyska trofoblastowego były wykorzystywane do badania dysfunkcji łożyska oraz transferu kannabinoidów z matki na płód. Jedno z badań wykorzystało ludzką linię komórkową trofoblastu pozakroktkowego (HTR8/SVneo) do analizy wpływu THC na proliferację komórek (po ekspozycji przez 48 godzin), inwazję i funkcję mitochondriów, i wykazało, że proliferacja i inwazja komórek były istotnie ograniczone, a funkcja mitochondriów byłanegatywnie zakłócona. Inne badanie wykorzystało ludzką linię komórkową trofoblastów pochodzącą z choriokarcynomy (komórki BeWo), które są często wykorzystywane do badania wymiany składników odżywczych łożyska i stresu metabolicznego wywołanego przez THC. Stwierdzono, że powoduje zmniejszenie wydzielania ludzkiej gonadotropiny kosmówkowej (hCG) oraz produkcję ludzkiego laktogenu łożyskowego i czynnika wzrostu insuliny 2, trzech hormonów znanych jako istotne w ułatwianiu wzrostu płodu23 (Rysunek 2).

Model farmakokinetyczny oparty na fizjologu (PBPK) to przykład modelu in vitro, w którym modelowanie matematyczne łączy dane in vitro z innymi informacjami (np. fizjologią człowieka) w celu przewidzenia zachowań farmakokinetycznych. Opracowano model PBPK dla THC oraz 11-hydroksy-delta-9-tetrahydrokannabinolu (11-OH-THC). 11-OH-THC jest głównym aktywnym metabolitem THC24, który jest bardzo silny i długotrwały. THC podawano przez inhalację i dożylnie zdrowej grupie niebędącej w ciąży, aby zweryfikować model. Model ten został następnie wykorzystany do ekstrapolacji i przewidywania ekspozycji na THC u osób w ciąży, ze względu na kwestie etyczne dotyczące podawania THC populacji ciężarnej24,25 osoby.

Badania in vitro są ważne dla konkretnych badań, ale głównym ograniczeniem jest niemożność badania bardziej złożonych wyników, takich jak uogólniony rozwój czy wpływ na wiele systemów. Modele nie oddają w pełni złożoności i fizjologicznego znaczenia systemów in vivo z powodu braku pełnej interakcji między różnymi typami komórek i tkankami.

Modele organoidów
Model organoidów dostarcza trójwymiarowych (3D) mini-organów z komórek macierzystych, które naśladują złożoność ludzkich tkanek i mogą tym samym rozwiązać niektóre ograniczenia modeli in vitro. Jednak modele organoidów często nie zawierają kluczowych elementów, takich jak komórki odpornościowe i naczynia krwionośne, co uniemożliwia ich wykorzystanie do badania złożonych interakcji ogólnoustrojowych. Modele organoidów łączą tradycyjne kultury komórkowe z modelami zwierzęcymi, dostarczając systemy 3D istotne dla człowieka, które lepiej przewidują rzeczywiste zachowania narkotyków (Rysunek 2). Organoidy okazują się cennymi narzędziami do badania wpływu konopi, zwłaszcza na rozwijający się mózg. Dla hipokampa26 i móżdżku27 oraz innych obszarów mózgu wygenerowano wzorzyste organoidy specyficzne dla regionów mózgu, aby umożliwić modelowanie rozwoju i chorób mózgu u człowieka. Badania z wykorzystaniem organoidów mózgowych ujawniły ważne informacje na temat wpływu konopi i ich składników na mózg, szczególnie THC i CBD 28,29,30.

Badanie przeprowadzone przez Ao i in. modelowało PCE przy użyciu ludzkich embrionalnych komórek macierzystych (hESC) do składania i hodowania organoidów mózgowych28. Pod wpływem THC na chipie organoidy mózgowe wykazywały zmniejszoną dojrzewanie neuronów, obniżenie poziomu receptorów CB1, upośledzony wzrost neurytów oraz zmniejszone spontaniczne wyładowania neuronów. To odkrycie podkreśla potencjalny negatywny wpływ THC na rozwój mózgu, a szczególnie na dojrzewanie neuronów korowych. Miranda i in. wykorzystali dwie ludzkie indukowane linie pluripotentnych komórek macierzystych (hiPSC) do różnicowania się w komórki neuronalne i wystawiły komórki na THC i CBD od 19. do 30. dnia różnicowania przy stężeniach 1-10 μM29. Doprowadziło to do powstania neuronów z upośledzeniem funkcjonalnym i wskazuje na potencjalne wyjaśnienie związku między PCE a zaburzeniami psychiatrycznymi. Neurony objęte THC wykazywały również zmiany sygnalizacji synaptycznej i glutaminianowej. W ten sposób modele organoidów wykazały negatywny wpływ THC na niektóre typy komórek mózgowych.

Ze względu na kwestie etyczne dotyczące podawania konopi osobom w ciąży, organoidy mogą stanowić nieocenione podejście do badania skutków ekspozycji podczas rozwoju prenatalnego, czyli okresu, gdy mózg jest szczególnie podatny na narażenie. Tradycyjne modele komórkowe i zwierzęce mają ograniczenia w pełnym oddawaniu ludzkiego układu nerwowego, co czyni organoidy bardziej odpowiednim do badania wpływu ekspozycji na konopie na rozwój neuronów31. Chociaż badania nad organoidami poczyniły znaczące postępy, wyzwania takie jak powtarzalność i heterogeniczność w kulturach organoidowych pozostają do rozwiązania. Brak ukrwienia w organoidach to kolejne ograniczenie, choć badane są podejścia bioinżynieryjne, aby ten problem przezwyciężyć. Przyszłe badania z wykorzystaniem organoidów będą kluczowe dla kompleksowego zrozumienia wpływu konopi na rozwijający się układ nerwowy oraz informowania polityki publicznej i wytycznych medycznych30.

Modele in vivo
Ten typ modelu jest bardziej specyficzny i wiarygodny do obserwacji efektów biologicznych oraz oceny toksyczności, metabolizmu i ogólnej skuteczności. Należy zachować ostrożność przy interpretacji wyników, ponieważ wyniki nie przekładają się bezpośrednio na populację ludzką. Przedkliniczne modele używania konopi in vivo mogą badać wpływ kannabinoidów, takich jak THC i CBD, na zachowanie, funkcjonowanie mózgu oraz potencjalne efekty terapeutyczne. Modele te pomagają naukowcom zrozumieć, jak konopie wpływają na ciało i mózg, a także są kluczowe dla opracowywania potencjalnych terapii problemów związanych z konopiami i innych schorzeń. Modele te pozwalają badać, jak konopie wpływają na procesy w kontrolowanym środowisku oraz jaki wpływ mają na wyniki metaboliczne, sercowo-naczyniowe i neurorozwojowe11. W tych modelach wykorzystuje się wiele różnych gatunków, od nicieni po naczelne nieludzkie (Rysunek 3).

Jednym z najczęściej stosowanych gatunków jest Caenorhabditis elegans (C. elegans), ze względu na nakładanie się genów z ludźmi (szacowane 60%-80%) o krótkiej długości życia 2-3 tygodnie,32 tygodnie. Są przydatne do badania podstawowego rozwoju na poziomie komórkowym, molekularnym i genetycznym. C. elegans posiada funkcjonalny ECS, składający się z ligandów endokannabinoidowych, enzymów i receptorów, choć są one bardziej prymitywne niż systemy ssaków33. Modele wykorzystujące C. elegans badają wpływ ekspozycji na konopie prenatalne oraz toksyczność konopi

Muszka owocowa, Drosophila melanogaster, to kolejny model używany do badania wpływu konopi na funkcjonowanie mózgu i długość życia. Ma stosunkowo krótką długość życia (50-90 dni) i genom podobny do ludzkiego (70%). Mają dobrze zmapowany układ nerwowy, co jest przydatne do badania funkcji mózgu34. Jednak wadą jest brak złożonych struktur mózgowych, takich jak hipokamp, oraz brak ECS35.

Układ endokannabinoidowy (ECS) jest silnie zachowany wśród gatunków kręgowców, szczególnie u gryzoni i naczelnych niebędących ludźmi (NHP)35. Dzięki wysokiej ochronie pozwala na badania translacyjne, gdzie wyniki są w dużej mierze stosowane w zdrowiu i chorobach człowieka. Podobnie jak C. elegans, danio pręgowane (Danio rerio) są wykorzystywane do modelowania przedklinicznej ekspozycji na konopie i mają około 3 lata życia oraz genom podobny do ludzkiego. Danio pręgowane posiada funkcjonalne receptory ECS/kannabinoidowe, co czyni je powszechnym organizmem modelowym do badania funkcji kannabinoidów i wczesnego rozwoju. Danio pręgowane są przydatne do badań rozwojowych ze względu na szybki rozwój zarodków i larw, a ich przezroczystość ciała jest zauważalna na wczesnych etapach rozwoju. Dlatego danio były wykorzystywane do badania wpływu konopi na embriogenezę, zachowanie, rozwój neuronów oraz neurozapalenie36.

Choć rzadziej, modele zarodków kurczaka mogą być wykorzystywane do badania wpływu ekspozycji na konopie. Model ten wykazał efekty embriotoksyczne i zmniejszoną żywotność embrionalną po podaniu THC we wczesnej ciąży37 roku. Choć ten model może mieć ograniczone zastosowanie, może dostarczyć wglądu w konkretne pytania, na które inaczej trudno odpowiedzieć ze względu na ograniczenia etyczne.

Szeroko stosowanym modelem in vivo są gryzonie (myszy i szczury różnych szczepów), ze względu na ich genetyczne i fizjologiczne podobieństwa do ludzi38,39. Myszy, zwłaszcza, mogą być genetycznie zmanipulowane, co może być ogromną przewagą40. Szczury są bardziej złożone pod względem behawioralnym, dlatego są przydatne do badania interakcji społecznych, uczenia się i pamięci, strachu i lęku, a zmiany w tych aspektach zaobserwowano po PCE u ludzi41,42. Gryzonie mają podobny układ endokannabinoidowy (ECS) z receptorami CB, endogennymi ligandami oraz enzymami odpowiedzialnymi za biosyntezę i degradację endokannabinoidów. Istnieje wiele modeli wykorzystujących gryzonie do badania różnych aspektów narażenia na konopie. Jedną z wad modelu gryzoni jest to, że ich okres ciążowy jest znacznie krótszy niż u ludzi, co skutkuje znaczną częścią rozwoju mózgu po narodzinach.

Wreszcie, modele NHP oferują wyższy stopień translacyjnej istotności dla ludzi dzięki bliższym podobieństwom biologicznym i behawioralnym, zwłaszcza w obszarach takich jak nagroda, poznanie, pamięć, koordynacja ruchowa i neurorozwój43. Najpopularniejszymi modelami NHP są makaki rezusowe i małpy wiewiórki. Wiewiórki mogą niezawodnie samodzielnie podawać THC44, co pozwala na badanie korzystnych efektów konopi i ocenę potencjalnych metod leczenia zaburzeń używania konopi (CUD). Makaki rezus mogą regularnie jeść ciasteczka z THC, a okazało się, że jest szkodliwy dla rozwoju płuc i funkcjonowania potomstwa45. Chociaż korzyść z regularnego spożycia pozwala na zmianę dawki, koszty i wymogi regulacyjne często przeszkadzają wielu naukowcom w rozwijaniu modeli NHP, mimo ich korzyści translacyjnych.

Wszystkie modele in vivo mają czynnik komplikujący sposób podawania konopi i dawkę. Konopie można spożywać na różne sposoby, a historycznie stosowano wstrzykiwanie składnika konopi przez IP lub podskórne (SC). Zastrzyki mogą odgrywać większą rolę w metabolizmie pierwszego przejścia i opóźniać pojawienie się efektów w porównaniu z innymi metodami podawania. Gavage jest również często stosowany, gdy pożądane jest spożycie doustne, a jego zaletą jest narażenie na działanie układu pokarmowego. Chociaż takie podejścia mogą być odpowiednie, stosowanie zastrzyków i gavage może powodować znaczny stres u zwierząt (oraz zmiany fizjologiczne), co budzi obawy dotyczące klinicznej translowalności. Naukowcy kontynuują poszukiwania alternatywnych metod podawania i opracowują metody lepiej odzwierciedlające wzorce używania konopi przez ludzi, takie jak modele wdychania parą czy różne produkty doustne, z celem poprawy wartości translacyjnej badań przedklinicznych. Dodatkowe badania analizowały, jak konopie wpływają na lęk i zachowania podobne do depresji, a także funkcje poznawcze (uczenie się, pamięć i uwaga). Dotychczasowe badania PCE konsekwentnie wykazują długotrwałe zaburzenia poznawcze i afektywne zachowania, podobne do tych u ludzi41,46

Modele badania dobrowolnego spożycia, szczególnie w użycie produktów spożywczych z THC, są wykorzystywane, aby lepiej zrozumieć, jak konopie wpływają na osoby decydujące się na jej spożycie doustnie. Przykłady dobrowolnego doustnego podawania dawkowania obejmują model wykorzystujący żelatynę czekoladową (THC-E-żel) do zachęcania do dobrowolnego spożycia wysokich dawek u myszy47 oraz inny model dobrowolnego spożycia poprzez mini ciasteczka czekoladowe i masło orzechowe zmieszane z THC dla umiarkowanej ekspozycji na THC prenatalne u szczurów48. Dobrowolne spożycie ma tę zaletę, że eliminuje stres związany z podawaniem gavage, ale ograniczeniem jest to, że dawka może się różnić w zależności od rzeczywistego spożycia, dlatego do interpretacji otrzymanej dawki mogą być potrzebne pomiary surowice.

Modele zwierzęce są cenne do badania złożonych punktów końcowych, w tym deficytów behawioralnych i zmian neuropatologicznych, których nie można ocenić in vitro. Modele zwierzęce mogą również oceniać metody leczenia, które mogą pomóc w ograniczeniu używania konopi i zapobieganiu nawrotom w modelach uzależnienia. Dają one możliwość badania aspektów używania i nadużywania konopi, które byłyby trudne lub niemożliwe do zbadania u ludzi ze względów etycznych.

Krajobraz badań przedklinicznych zmienia się, głównie dzięki postępowi technologicznemu. Chociaż tradycyjne modele zwierzęce pozostają aktualne, rośnie popularność innowacyjnych metodologii ze względu na ograniczenia modeli zwierzęcych. Konkretnie, różnice gatunkowe, względy etyczne oraz fakt, że modele zwierzęce mogą nie odzwierciedlać dokładnie ludzkich reakcji, nadal skłaniają się do opracowywania nowych metod. Modelowanie obliczeniowe dostarcza więcej danych istotnych dla człowieka dla konkretnych pytań naukowych i może zmniejszyć potrzebę testów na zwierzętach.

Sztuczna inteligencja (AI) i uczenie maszynowe (ML)
AI i ML przekształcają badania przedkliniczne (Rysunek 2). ML jest coraz częściej wykorzystywane w badaniach związanych z konopiami, aby usprawnić analizę i modelowanie danych. Przegląd zakresu badań przeprowadzony przez Ng i in. podkreślił, że algorytmy ML mogą być wykorzystywane do przewidywania ryzyka i czynników wpływających na stosowanie konopi oraz do pozyskiwania informacji o konopiach49. Wyzwaniem związanym z algorytmem było wprowadzenie uprzedzeń do wyników. AI i ML generują dane istotne dla człowieka, ale są silnie zależne od jakości i charakteru danych, na których są trenowane, więc do wyników mogą wchodzić uprzedzenia.

Badania przedkliniczne są niezbędne do zrozumienia wieloaspektowych efektów konopi i kannabinoidów. Tabela 1 porównuje klasy modeli przedklinicznych omawiane w tym przeglądzie z kluczowymi zaletami i ograniczeniami. Wykorzystując różnorodne modele zwierzęce i nieustannie udoskonalając metodologie, naukowcy pracują nad dostarczaniem dowodów niezbędnych do opracowania bezpiecznych i skutecznych leków opartych na konopiach oraz informowania o podejmowaniu decyzji dotyczących zdrowia publicznego.

Wnioski

Wysoka jakość badań nad metodologią narażenia na kannabis, w tym modelami narażenia prenatalnego, jest niezwykle istotna. Prekliniczne podejścia badawcze oferują cenne narzędzia do zrozumienia złożonych efektów działania kannabisu, identyfikacji potencjalnych zastosowań terapeutycznych oraz opracowania bezpiecznych i skutecznych metod leczenia schorzeń związanych z kannabisem. W obliczu wzrostu jego spożycia wśród osób w ciąży, wyniki badań preklinicznych są obiecujące, jednak należy podkreślić, że badania te posiadają kluczowe ograniczenia (Tabela 1), do których należą: niemożność odwzorowania całych systemów organizmu w eksperymentach in vitro, kwestie powtarzalności i heterogeniczności organoidów oraz brak unaczynienia, różnice międzygatunkowe w modelach zwierzęcych, a także ryzyko stronniczości algorytmów AI/ML. Ponadto bariery regulacyjne w preklinicznych badaniach nad kannabisem mogą utrudniać dostęp do materiałów badawczych i stwarzać wyzwania administracyjne. Kannabis pozostaje substancją z Wykazu I (Schedule I), podlegającą najwyższemu poziomowi nadzoru regulacyjnego, co wskazuje na wysoki potencjał nadużywania i brak uznanego zastosowania medycznego na poziomie federalnym, mimo rekomendacji przeniesienia go do Wykazu III (Schedule III) w celu zastosowań medycznych50.

Przyszłe kierunki badań przedklinicznych, szczególnie tych skoncentrowanych na stosowaniu prenatalnym, powinny obejmować standaryzację paradygmatów ekspozycji, whenever possible, aby poprawić spójność translacyjną pomiędzy modelami. Różnice w sile działania stosowanych produktów (zawartość i czystość kannabinoidów, znacznie wyższe stężenia THC) oraz porównywalność formulacji pozostają obecnie głównymi przeszkodami w możliwości porównywania badań. W celu umożliwienia translacji na wyniki kliniczne należy odnotować dawki, drogę podania oraz czas ekspozycji w okresie ciąży (trymestr). Należy również przeprowadzić badania przedkliniczne analizujące czynniki środowiskowe, takie jak warunki utrzymania, chow oraz stres. Wykorzystanie modeli przedklinicznych jest szczególnie istotne w przypadku osób w ciąży i rozwijających się płodów, u których przeprowadzenie badań klinicznych byłoby nieetyczne.

Badania kliniczne z udziałem ludzi są niezbędne do dalszego zrozumienia, w jaki sposób te odkrycia przekładają się na wyniki w świecie rzeczywistym, biorąc pod uwagę, że korzyści zdają się istnieć w konkretnych wskazaniach. Konopie mogą przynosić ulgę w bólu przewlekłym/neuropatycznym51,52 oraz w nudnościach i wymiotach53,54. Konopie wywołują również szereg szkodliwych efektów, w tym nasilenie anemii u matek w czasie ciąży oraz problemy noworodkowe, takie jak obniżona masa urodzeniowa i konieczność leczenia na oddziale intensywnej terapii55. W związku z tym obecny niedobór literatury wymaga przemyślanego połączenia metodologicznie rygorystycznych prac przedklinicznych i badań na ludziach, aby określić najbezpieczniejsze i najskuteczniejsze wskazania do stosowania konopi.

Podsumowując, badania przedkliniczne odgrywają kluczową rolę w poszerzaniu naszej wiedzy na temat konopi oraz ich potencjalnych zastosowań terapeutycznych. Badania te dostarczają cennych informacji na temat mechanizmów działania, potencjalnych korzyści i możliwych ryzyk związanych z konopiami, torując drogę do przyszłych badań klinicznych, opracowania nowych terapii opartych na konopiach oraz wspierając podejmowanie decyzji zdrowotnych. Istnieją silne dowody na to, że stosowanie konopi podczas ciąży stanowi istotne ryzyko dla rozwoju neurologicznego. W przyszłości istotne będą badania translacyjne łączące prace na ludziach i zwierzętach, aby ukazać skalę uszkodzeń wywołanych przez PCE i ostatecznie znaleźć sposób na przezwyciężenie lub leczenie niektórych z tych niszczycielskich skutków.

Oś czasu legalizacji cannabis do celów rekreacyjnych w USA; wykres dat i stanów.
Rycina 1: Oś czasu legalizacji cannabis do celów rekreacyjnych w Stanach Zjednoczonych. W 1970 roku uchwalono Comprehensive Drug Abuse (CSA) and Control Act. Ta federalna ustawa ustanowiła regulacje dotyczące produkcji, dystrybucji i posiadania substancji kontrolowanych, w tym cannabis. Kongres Stanów Zjednoczonych nie może nakazać stanom odzwierciedlania lub przestrzegania praw federalnych, co skutkuje uchwalaniem przez stany lokalnego ustawodawstwa regulującego legalność substancji takich jak cannabis. Pierwszymi stanami, które zalegalizowały rekreacyjne użycie cannabis, były Waszyngton i Kolorado w 2012 roku. Od tego czasu 24 z 50 stanów oraz dystrykt Kolumbia zalegalizowały rekreacyjne użycie cannabis. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Schemat modeli AI organoidów in vitro; linie komórkowe, komórki macierzyste, integracja uczenia maszynowego.
Rysunek 2: Modele organoidów in vitro oraz modele AI. Modele in vitro, takie jak linie hodowli komórkowych, pomagają w badaniu składników komórek i tkanek poza żywym organizmem. Organoidy to trójwymiarowe hodowle tkankowe, które naśladują architekturę i funkcjonalność ludzkich organów. Modele te obejmują zakres od organoidów mózgu po ludzkie organoidy mózgowe. W badaniach nad konopiami powszechnie stosuje się również linie komórek macierzystych. W ostatnim czasie sztuczna inteligencja (AI) i uczenie maszynowe (ML) są wykorzystywane do opracowywania modeli wpływających na badania nad konopiami. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Schemat modeli in vivo organizmów badawczych: naczelne niebędące ludźmi, gryzonie, danio pręgowany, muszki owocówki.
Rycina 3: Modele in vivo. Przedstawienie modeli in vivo powszechnie stosowanych w przedklinicznych badaniach nad kannabinoidami, obejmujących zwierzęta takie jak nicienie i naczelne niebędące ludźmi. Modele te mogą pomóc w badaniu zachowania, funkcji mózgu oraz potencjalnych efektów terapeutycznych, wśród innych obszarów zainteresowania. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Zastosowana metodaKluczowe zaletyOgraniczenia
In Vitro eksperymenty Wysoka kontrola parametrów eksperymentalnychBrak możliwości odwzorowania złożonych systemów całego organizmu / procesów biologicznych
Przewaga etyczna nad badaniami na zwierzętach i ludziachBrak możliwości uchwycenia efektów systemowych związków w całym organizmie
Izolacja specyficznych odpowiedzi i mechanizmów komórkowychWyniki nie są bezpośrednio przekładalne na efekty in vivo
Możliwość prowadzenia przesiewów wysokoprzepustowych
Niski koszt i zazwyczaj stosunkowo krótki czas realizacji
Modele organoidówZapewniają istotne dla człowieka systemy 3DCzęsto ograniczona powtarzalność
Możliwość analizy rzeczywistego zachowania lekówBrak kluczowych komponentów, takich jak komórki odpornościowe i naczynia krwionośne (unaczynienie)
Wpływ związków na ludzkie organyOgraniczona podaż tlenu / składników odżywczych
Wpływ związków na rozwój neuronówHeterogenność
In Vivo eksperymentyKontrolowane środowisko (dawkowanie i podawanie)Różnice międzygatunkowe
Przewaga etyczna nad badaniami na ludziachWady etyczne
Modele samopodawaniaWyniki zazwyczaj nie mogą być bezpośrednio przełożone na reakcje u ludzi
Modele inhalacji oparówRygorystyczne przepisy i normy zgodności
Możliwość badania wpływu na zachowanie, funkcje mózgu oraz efektów terapeutycznychKosztowne i czasochłonne
Pomoc w podejmowaniu decyzji w zakresie zdrowia publicznego
AI/MLDane istotne dla ludziPotencjał wprowadzania błędów systematycznych (biases) do wyników
Ograniczenie potrzeby prowadzenia badań na zwierzętach
Przewidywanie ryzyk i czynników przyczyniających się do stosowania związków

Tabela 1: Główne zalety i ograniczenia różnych metod stosowanych w badaniach przedklinicznych nad prenatalną ekspozycją na kannabis.

Oświadczenia

Autorzy nie mają żadnych konfliktów interesów do ujawnienia.

Podziękowania

Wspierane przez grant Komitetu ds. Przydziału Badań Centrum Nauk Zdrowotnych Uniwersytetu Nowego Meksyku, Wydział Pediatrii na Uniwersytecie Nowego Meksyku oraz Wydział Neonatologii na Uniwersytecie Nowego Meksyku.

Bibliografia

  1. Ryan, S. A., Ammerman, S. D., O'Connor, M. E. Marijuana Use During Pregnancy and Breastfeeding: Implications for Neonatal and Childhood Outcomes. Pediatrics. 142 (3), e20181889 (2018).
  2. UNODC. World Drug Report 2025. United Nations publication. , (2025).
  3. American College of Obstetricians and Gynecologists. Cannabis use during pregnancy and lactation. Committee Opinion N. 722. Obstet. Gynecol. 146, 600-611 (2025).
  4. Richardson, K. A., Hester, A. K., McLemore, G. L. Prenatal cannabis exposure - The "first hit" to the endocannabinoid system. Neurotoxicol Teratol. 58, 5-14 (2016).
  5. ElSohly, M. A., et al. Changes in Cannabis Potency Over the Last 2 Decades (1995-2014): Analysis of Current Data in the United States. Biol Psychiatry. 79 (7), 613-619 (2016).
  6. Chang, J. C., et al. Beliefs and attitudes regarding prenatal marijuana use: Perspectives of pregnant women who report use. Drug Alcohol Depend. 196, 14-20 (2019).
  7. Young-Wolff, K. C., et al. Perceptions About Cannabis Following Legalization Among Pregnant Individuals with Prenatal Cannabis Use in California. JAMA Netw. Open. 5 (12), e2246912 (2022).
  8. Rokeby, A. C. E., Natale, B. V., Natale, D. R. C. Cannabinoids and the placenta: Receptors, signaling and outcomes. Placenta. 135, 51-61 (2023).
  9. Mato, S., Del Olmo, E., Pazos, A. Ontogenetic development of cannabinoid receptor expression and signal transduction functionality in the human brain. Eur. J. Neurosci. 17 (9), 1747-1754 (2003).
  10. Grotenhermen, F. Pharmacokinetics and pharmacodynamics of cannabinoids. Clin Pharmacokinet. 42 (4), 327-360 (2003).
  11. Krishnan, P., Yen, E. The changing landscape of cannabis use: impact on maternal health and neonatal outcomes. Pediatr. Res. 99 (2), 451-461 (2025).
  12. Substance Abuse and Mental Health Services Administration (SAMHSA, 2024). . Marijuana and pregnancy. Learn about marijuana risks. , (2024).
  13. Bertrand, K. A., et al. Marijuana Use by Breastfeeding Mothers and Cannabinoid Concentrations in Breast Milk. Pediatrics. 142 (3), e20181076 (2018).
  14. Young-Wolff, K. C., et al. Prenatal Cannabis Use and Maternal Pregnancy Outcomes. JAMA Intern Med. 184 (9), 1083-1093 (2024).
  15. Lo, J. O., et al. Prenatal Cannabis Use and Neonatal Outcomes: A Systematic Review and Meta-Analysis. JAMA Pediatr. 179 (7), 738-746 (2025).
  16. Sharapova, S. R., et al. Effects of prenatal marijuana exposure on neuropsychological outcomes in children aged 1-11 years: A systematic review. Paediatr Perinat Epidemiol. 32 (6), 512-532 (2018).
  17. Badowski, S., Smith, G. Cannabis use during pregnancy and postpartum. Can Fam Physician. 66 (2), 98-103 (2020).
  18. Lin, A., et al. Prenatal cannabinoid exposure: why expecting individuals should take a pregnancy pause from using cannabinoid products. Front Pediatr. 11, 1278227 (2023).
  19. Baldwin, G. T., et al. Current Cannabis Use in the United States: Implications for Public Health Research. Am J Public Health. 114 (S8), S624-S627 (2024).
  20. Ebbert, J. O., Scharf, E. L., Hurt, R. T. Medical Cannabis. Mayo Clin Proc. 93 (12), 1842-1847 (2018).
  21. Walker, O. S., et al. Delta-9-tetrahydrocannabinol inhibits invasion of HTR8/SVneo human extravillous trophoblast cells and negatively impacts mitochondrial function. Sci Rep. 11 (1), 4029 (2021).
  22. Walker, O. S., et al. Delta-9-tetrahydrocannabinol disrupts mitochondrial function and attenuates syncytialization in human placental BeWo cells. Physiol Rep. 8 (13), e14476 (2020).
  23. Patilea-Vrana, G. I., Unadkat, J. D. Development and Verification of a Linked Δ9-THC/11-OH-THC Physiologically Based Pharmacokinetic Model in Healthy, Nonpregnant Population and Extrapolation to Pregnant Women. Drug Metab Dispos. 49 (7), 509-520 (2021).
  24. Patilea-Vrana, G. I., Unadkat, J. D. Quantifying Hepatic Enzyme Kinetics of (-)-Δ9-Tetrahydrocannabinol (THC) and Its Psychoactive Metabolite, 11-OH-THC, through In Vitro Modeling. Drug Metab Dispos. 47 (7), 743-752 (2019).
  25. Sakaguchi, H., et al. Generation of functional hippocampal neurons from self-organizing human embryonic stem cell-derived dorsomedial telencephalic tissue. Nat Commun. 6, 8896 (2015).
  26. Muguruma, K., et al. Self-organization of polarized cerebellar tissue in 3D culture of human pluripotent stem cells. Cell Rep. 10 (4), 537-550 (2015).
  27. Ao, Z., et al. One-Stop Microfluidic Assembly of Human Brain Organoids to Model Prenatal Cannabis Exposure. Anal Chem. 92 (6), 4630-4638 (2020).
  28. Miranda, C. C., et al. hiPSC-Based Model of Prenatal Exposure to Cannabinoids: Effect on Neuronal Differentiation. Front Mol Neurosci. 13, 119 (2020).
  29. Estudillo, E., et al. Modeling the Effect of Cannabinoid Exposure During Human Neurodevelopment Using Bidimensional and Tridimensional Cultures. Cells. 14 (2), 70 (2025).
  30. Chen, B., et al. Organoids as preclinical models of human disease: progress and applications. Med Rev (2021). 4 (2), 129-153 (2024).
  31. Zhang, S., et al. Caenorhabditis elegans as a Useful Model for Studying Aging Mutations. Front Endocrinol (Lausanne). 11, 554994 (2020).
  32. Estrada-Valencia, R., et al. The Endocannabinoid System in Caenorhabditis elegans. Rev Physiol Biochem Pharmacol. 184, 1-31 (2023).
  33. Scheffer, L. K., et al. A connectome and analysis of the adult Drosophila central brain. Elife. 9, e57443 (2020).
  34. Silver, R. J. The Endocannabinoid System of Animals. Animals (Basel). 9 (9), 686 (2019).
  35. Lachowicz, J., et al. Zebrafish as an Animal Model in Cannabinoid Research. International Journal of Molecular Sciences. 24 (13), 10455 (2023).
  36. Psychoyos, D., Hungund, B., Cooper, T., Finnell, R. H. A cannabinoid analogue of Delta9-tetrahydrocannabinol disrupts neural development in chick. Birth Defects Res B Dev Reprod Toxicol. 83 (5), 477-488 (2008).
  37. Bryda, E. C. The Mighty Mouse: the impact of rodents on advances in biomedical research. Mo Med. 110 (3), 207-211 (2013).
  38. Chang, M. C. J., Grieder, F. B. The continued importance of animals in biomedical research. Lab Anim. 53, 295-297 (2024).
  39. Vandamme, T. F. Use of rodents as models of human diseases. J Pharm Bioallied Sci. 6 (1), 2-9 (2014).
  40. Campolongo, P., et al. Developmental consequences of perinatal cannabis exposure: behavioral and neuroendocrine effects in adult rodents. Psychopharmacology (Berl). 214 (1), 5-15 (2011).
  41. Carter, C. S., Richardson, A., Huffman, D. M., Austad, S. Bring Back the Rat!. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 75 (3), 405-415 (2020).
  42. Tarantal, A. F., Noctor, S. C., Hartigan-O'Connor, D. J. Nonhuman Primates in Translational Research. Annu Rev Anim Biosci. 10, 441-468 (2022).
  43. Justinova, Z., Tanda, G., Redhi, G. H., Goldberg, S. R. Self-administration of delta9-tetrahydrocannabinol (THC) by drug naive squirrel monkeys. Psychopharmacology (Berl). 169 (2), 135-140 (2003).
  44. Shorey-Kendrick, L. E., et al. Effects of maternal edible THC consumption on offspring lung growth and function in a rhesus macaque model. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 328 (3), L463-L477 (2025).
  45. Jenkins, B. W., Moore, C. F., Jantzie, L. L., Weerts, E. M. Prenatal cannabinoid exposure and the developing brain: Evidence of lasting consequences in preclinical rodent models. Neurosci Biobehav Rev. 175, 106207 (2025).
  46. English, A., et al. A preclinical model of THC edibles that produces high-dose cannabimimetic responses. Elife. 12, RP89867 (2024).
  47. Davies, S., Dominguez, Z. M., Maxwell, J. R. Preclinical Model of Prenatal Delta-9-Tetrahydrocannabinol Exposure to Assess Its Impact on Neurodevelopmental Outcomes. J Vis Exp. (216), e68119 (2025).
  48. Ng, J. Y., Lad, M. M., Patel, D., Wang, A. Applications of machine learning in cannabis research: A scoping review. Eur. J Integr Med. 74, 102434 (2025).
  49. Ortiz, N. R., Preuss, C. V. . Controlled Substance Act. , (2024).
  50. Arthur, P., Kalvala, A. K., Surapaneni, S. K., Singh, M. S. Applications of Cannabinoids in Neuropathic Pain: An Updated Review. Crit Rev Ther Drug Carrier Syst. 41 (1), 1-33 (2024).
  51. Barnes, M. P. Sativex: clinical efficacy and tolerability in the treatment of symptoms of multiple sclerosis and neuropathic pain. Expert Opin Pharmacother. 7 (5), 607-615 (2006).
  52. Blebea, N. M., Pricopie, A. I., Vlad, R. A., Hancu, G. Phytocannabinoids: Exploring Pharmacological Profiles and Their Impact on Therapeutical Use. Int J Mol Sci. 25 (8), 4204 (2024).
  53. Tafelski, S., Häuser, W., Schäfer, M. Efficacy, tolerability, and safety of cannabinoids for chemotherapy-induced nausea and vomiting--a systematic review of systematic reviews. Schmerz. 30 (1), 14-24 (2016).
  54. Gunn, J. K., et al. Prenatal exposure to cannabis and maternal and child health outcomes: a systematic review and meta-analysis. BMJ Open. 6 (4), e009986 (2016).

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Farmakokinetyka kannabinoid wTHC CBDmodele zwierz cemodele organoid wtesty kom rkowesztuczna inteligencjauczenie maszynoweefekty neurorozwojowe

Powiązane artykuły