24 сентября 2012

Случай, скрининг и конструирование в создании новых биологически активных веществ

Формирование представлений о биологической активности

Согласно современным представлениям любой живой организм — открытая физико-химическая система: она может активно существовать только в условиях достаточно интенсивного потока веществ. Поток веществ дает любому организму пластические материалы, необходимые для развития и поддержания структуры и функции (пища).

Для гетеротрофных организмов (животных, грибов, бактерий, простейших, бесхлорофильных растений) химические соединения поставляют всю или большую часть энергии, необходимой для их жизнедеятельности. Кроме снабжения живых организмов собственно веществом и энергией, они выполняют разнообразнейшие функции носителей информации между частями одного организма, однотипными и разнотипными организмами, целыми сообществами организмов.

С молекулярной точки зрения организм — упорядоченная во времени и пространстве система взаимосогласованных химических реакций, совокупное течение которых обеспечивает устойчивое поддержание и развитие системы в направлении ее дублирования в рамках фундаментального для жизни свойства ковариантности редупликации.

Именно разнообразие всего множества протекающих химических реакций, разнообразие физико-химических и структурных свойств веществ, слагающих любой организм, создает предпосылку для того, что даже чужеродные для данного организма вещества обладали способностью воздействовать на живую материю: на ее молекулярные компоненты, молекулярно-биологические и биохимические процессы, физиологические и психические проявления жизнедеятельности. При этом биологическое действие веществ может быть ограничено любым из этих уровней и не проявляться на функциональном уровне организма в целом.

Таким образом, биологической активностью химического соединения будем называть его способность изменять функциональные возможности компонентов организма (in vitro или in vivo) или живого организма в целом или сообщества организмов.

Такое широкое определение биологической активности означает, что почти любое химическое соединение или композиция соединений обладает тем или иным видом биологической активности. Это обстоятельство, как уже было отмечено выше, обусловлено огромным разнообразием физико-химических компонент живой материи, способных вступить во взаимодействие с самыми различными по своим свойствам и структуре веществами.

Было обнаружено, что даже весьма инертные в химическом отношении вещества могут обладать заметным биологическим действием при соответствующем способе введения в организм.

Так, например, вещества, не связывающиеся ни с одним поверхностно расположенным рецептором данного организма, не проникающие в клетки и не взаимодействующие с микромолекулярными компонентами внеклеточных жидкостей, могут оказывать заметные биологические эффекты за счет изменения осмотического или онкотического давления (например, инулин).


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



Существует принципиальная возможность увеличения числа «счастливых» случаев: испытывать все известные химические соединения на все возможные виды фармакологической активности. Это фактически принцип тотального просеивания «все через все». Реализовать его на практике, по существу, очень сложно: классификация этих видов достаточно запутана, количество видов велико. Однако биологические испытания достаточно больших массивов химических соединений на достаточно большое, но ограниченное…

Экономическая эффективность скрининга

Экономическая эффективность скрининга возрастает, если растет число тестируемых активностей, если скрининг становится многоцелевым и, помимо фармакологии, ориентированным и на цели сельского хозяйства, микробиологической промышленности, охраны окружающей среды и т. п. Скрининг в принципе сходен с тем стихийным процессом отбора объектов из растительного и животного мира, который осуществлялся всем человечеством на протяжении тысячелетий. Этот параллелизм наглядно…

При скрининге обнаружение у веществ определенных свойств — по-прежнему случайное событие, но вероятность появления такого события как бы резко возрастает. Если случайно в данном массиве химических соединений оказалось соединение с определенным видом биологической (фармакологической) активности, оно будет обнаружено со степенью вероятности, зависящей от надежности теста, определяющего в системе этот вид активности. Если рассмотреть короткую историю…

Под термином биологически активные вещества мы подразумеваем как индивидуальные вещества с известной биологической активностью, так и их многокомпонентные смеси определенного или неизвестного состава. Поиск согласно принятым трактовкам этого термина предполагает наличие цели и многих возможностей ее достижения, между которыми необходимо сделать выбор оптимального пути. Этот выбор и последующее движение к цели происходит в виде некоторой…

Как нам представляется, основная причина фармакологического взрыва во второй половине и особенно в конце XX в. — развитие и интеграция медицины, биологии, химии, совершенствование методов физико-химического анализа. Немаловажное значение имело создание химико-фармацевтической индустрии с ее большими запросами к науке и возможностью материально обеспечить эти запросы. Сыграло свою роль и увеличение ценности человеческой жизни, растущее вместе…