13 февраля 2013

Практический опыт работы с некоторыми тест-объектами клеточно-тканевого уровня

В ходе работ по созданию автоматизированной системы классификации ХС был разработан достаточно широкий набор БТО клеточно-тканевого уровня организации. Совокупность этих объектов вполне удовлетворяет главному принципу системы — представительности выбранных БТО по отношению к моделям биосферы и организма человека. А набор характеристик реакций БТО, используемых в системе, обеспечивает представительность измеренных параметров по отношению к модели клетки (смотрите таблицы ниже).

В таблице ниже приведены сведения о тест-объектах, об испытанных на каждом из них массивах веществ, а также определяемые характеристики, дополнительные воздействия, длительность определения биологической активности и основной результат работы с этим БТО.

Применение некоторых тест-объектов клеточно-тканевого уровня для испытаний ХС на биологическую активность при разработке автоматизированной системы классификации ХС

Биологический тест-объект Испытанные вещества Регистрируемые характеристики
1 2 3
Эритроциты человека Тетрациклины, пенициллины, сульфаниламиды, стероиды, силатраны (всего 30 веществ) Светопропускание, импеданс, pH среды; определяется кинетика этих величин при дополнительных воздействиях (всего 16 параметров)
Эритроциты человека и кролика Гемолитики, лекарства, защитные вещества Оптическая плотность
Фрагменты тонкой кишки крысы, пласты Силатраны, сложные биологические смеси, тяжелые металлы, детергенты, фенолы (всего 50 веществ) Светопропускание, импеданс — непрерывная регистрация с использованием дополнительных воздействий (всего 21 параметр)
Клетки водоросли Ароматические соединения, биогенные амины, ионофоры и блокаторы ионных каналов, ПАВы, простагландины, тяжелые металлылы, нейротропные вещества и др. (всего более 300 веществ) Электродная регистрация биоэлектрических параметров (потенциалы, ионные токи в режиме фиксации потенциала)
Трабекулы предсердия лягушки Вещества 20 фармакологических классов: местные анастетики, антиаритмики, нейролептики, противолучевые, антидепрессанты и др. (всего 50 веществ, ХС с неизвестной активностью) Электродная регистрация в автоматическом режиме при фиксации потенциала
Митохондрии (печени крысы, сердца быка), субмитохондриальные частицы Азотистые основания 5-оксогексанолида и их семикарбазоны (всего 10 веществ) Поглощение кислорода, сдвиг pH
Цитотоксические лимфоциты и клетки мишени Кортикостероиды, кофеин, теофиллин, лектины, колхицин, ингибиторы и стимуляторы уровня цАМФ и др. (всего более 50 веществ) Выход радиоктивной метки из клеток мишеней
Клетки хлореллы, клетки асцитных опухолей

*

Нафтеновые кислоты, РНКаза, неионные и ионные детергенты, вещества 17 фармакологических классов (всего 90 веществ) Импеданс суспензии, концетрация К+, поглощение кислорода
Фрагменты ткани мышей и крыс Канцерогены, промоторы, различные фармакологические препараты (включая противоопухолевые), молекулярные «инструменты» (всего 150 веществ) Количественное диспергирование ткани при целлоскопической регистрации
Оплодотворенные яйцеклетки морского ежа и вьюна Различные фармакологически активные вещества, молекулярные инструменты (всего более 1500 веществ) Морфометрия развивающегося эмбриона (визуально или автоматизировано)
Сетчатка лягушки Различные фармакологически активные вещества (всего более 100 веществ) Электрические параметры
Спермин вьюна, морского ежа, быка, человека Различные токсические вещества, адаптогены Подвижность (скоростные и траекторные характеристики)
Стенка кишки Различные вещества: стероидные гормоны, канцерогены, нейромедиаторы, адаптогены, адгезионные факторы, антибиотики, кремнеорганические (всего более 150 веществ) Электрические и оптические характеристики

Дополнительные воздействия Основной результат Время испытания Автор, год
4 5 6 7
Дистил. вода, НС1 в двух концентрациях Показана возможность четкой классификации различных веществ на неспецифическом тест-объекте в ходе автоматизированного эксперимента при многопараметрической регистрации реакций 15 мин Сарбаш, 1981; Чуич и др., 1981а, б
НС1 Количественный анализ гемолитиков, классификация их по механизму действия 3 мин Митрохин и др., 1981а, б; Митрохин, Юртаев, 1981
Осмотическое давле­ние. гипертонический р-р NaCI Возможность классификации веществ по группам на неспецифической модели, возможность пред сказания активности в рядах химических гомологов 12 мин Меликяиц и др., 1978; Рымарчук и др . 1980; Рымарчук, 1981, 1982
Свет, электрические воздействии Возможность четкой классификации веществ по механизму их действия на мембрану растительной клетки в автоматизированном эксперименте 2-3 ч Юрии и др., 1975. Юрии и др.. 1979, Юрии. 1980
Трансмембранный ток Показано, что 10 из 20 изученных классов лекарственных препаратов можно четко идентифицировать по мембранным эффектам в режиме автоматизированного эксперимента Несколько мин Поротиков, 1980
Добавки субстратов и ингибиторов окисли­тельного фосфорилирования На основании изучения механизма действия найден новый класс специфических ингибиторов энергетики (ингибиторов НАД-Н- дегидрогеназы) Несколько часов Галкина. 1981
Найден алгоритм определения иммунотропных веществ in vitro и дана механизменная классификация их действия 2 сут Киркнн и др.. 1980: Киркии, 1981
Показано, что влияние ХС на ионный гомеостаз и дыхание позволяет четко выявлять ростстимули рующую активность в экспрессном эксперименте 30 — 40 мин Сливинский, 1976
Механическое усиление Возможность прогнозировать канцерогенную и промоторную активность, а также кортикостероидную и антибластомогенную 40 — 60 мин Левенталь, 1976; Колотенко, 1978; Маленков, Чуич, 1979; Модянова. 1986
Нагрев, добавление цитостатнков Возможность четкого прогноза эмбриотоксического действия ХС показана на сопоставлении действия 300 и 1500 испытанных на яйцеклетках веществ Несколько часов Бузников, 1978, Шмуклер. 1979; Баренбойм. Протозанова, 1981, 1985
Свет Различные ХС рецепторного типа действия Несколько секунд Косолапов, Нижний. 1982
Нагрев, вещества направленного действия Возможность оценки спермотоксичности ХС, протектирующих свойств Десятки минут Баренбойм и др., 1981; Протозанова и др., 1981; Барен бойм. Протозанова, 1985
Потенциал осмотический и электрический ток ХС действие на энергетику, специфическое действие на био­химические системы клеточной подвижности Десятки минут Меликяиц, Маленков. 1977; Рымарчук, 1982

Во второй таблице наглядно отражено, какие характеристики реакций тест-объектов на ХС определялись и какие могут быть еще дополнительно определены без каких-либо перестроек разработанных аппаратурных комплексов.

Смотрите таблицу — Реализованные и технологически возможные методы определения реакций биологических тест-объектов в автоматизированной системе классификации ХС

«Биологически активные вещества»,
Г.М.Баренбойм, А.Г.Маленков



Все тестируемые ХС проходят регистрацию и определение степени новизны, а также прогностическое установление типа потенциальной биологической (фармакологической) активности расчетными методами структурно-информационного анализа. На этом основании для веществ с невысокими значениями Q, L и М определяется та выборка тестов, через которую они должны пройти. В ряде случаев эта выборка определяется по формализованным правилам, в большинстве случаев…

В итоговом документе («Биологический паспорт»), который формируется по итогам классификации данного ХС в автоматизированной системе, излагаются цели испытаний, а также следующие сведения о тестированном ХС: исходная информация о ХС (структурная и брутто-формула, физико-химические характеристики, организация-производитель, исходное назначение); номер регистрации; степень подлинности (соответствие структур, чистота); результаты испытаний с использованием расчетных методов; оценка биологической активности и токсичных…

Можно представить схему, изображенную на рисунке ниже, в более сжатой конспективной форме, развернув все события вдоль оси времени. Смотрите рисунок — Генеральная конфигурация системы классификации ХС Такая линейная развертка событий представлена на рисунке ниже, а комментарий к ней содержится в таблице, которую можно рассматривать как расширенную подпись к этому рисунку. Смотрите рисунок — Последовательность основных…

Вся работа системы проводится в интерактивном режиме: специфика работы с биологическим тест-объектом такова, что весьма высока вероятность его отклонения от стандарта в процессе подготовки эксперимента, резкого изменения его состояния или даже гибели в процессе эксперимента и т. д. Возможны ситуации, когда результаты тестирования ХС по одной методике могут привести к изменению всего порядка последующих испытаний…

Карта информационной биотехнологии и технических средств (часть 6)

Блок 9. классификация ХС по ихспособности сенсибилизировать биологические объекты к действию Функциональное назначение Определить изменение чувствительности биологических объектов при действии на них ХС по отношению к стандартному физическому фактору (нагревание, световое облучение и другие факторы в зависимости от задачи). Знание таких характеристик позволяет: 1) прогнозировать результат комбинированного действия ХС и физфактора; 2) выявить действие ХС,…