24 сентября 2012

От случая к скринингу

Весь современный арсенал фармакологии, включающий и новейшие достижения и препараты, дошедшие до нас со времен античной и средневековой культуры, сформировался на основе трех методов — случая, поиска и конструирования. Как соотносятся эти методы сейчас?

Осталось ли место для случая в эпоху рациональной науки и планирования? Какова эволюция этих подходов и их будущее? Попытаемся ответить на эти вопросы. При этом следует помнить, что на риторический вопрос: «Что происходит от причин, а что от случая?» — не всегда легко ответить.

Может быть, в начале рассмотрения разумно поставить вопрос более широко: какова роль случая в достижениях современной науки вообще? Простого ответа на этот вопрос естественно нет. Нет хотя бы потому, что само понятие случая и случайности при попытках применения к любой конкретной ситуации требует уточнения и, таким образом, при сопоставлении утрачивается общность.

Поэтому мнение, например, Р. Бэкона о том, что все открытия случайны и полностью зависят от непредвиденных наукой последствий, или П. И. Вальдена о том, что все великое, имеющееся в науке и технике, найдено главным образом при помощи такого неожиданного помощника, каким является случай, всегда будут вызывать возражения многих исследователей.

И действительно, помимо семантических трудностей, носящих, впрочем, характер принципиальный, доказательности такого рода утверждений мешает то обстоятельство, что любое открытие — это процесс, в котором при достаточно детальном анализе выявляются отдельные звенья. Пусть они, эти звенья, случайны, но случайна ли вся цепь звеньев?

И все же роль случая безусловно велика и в современной науке. Это становится совершенно очевидным, если мысленно проиграть обратное утверждение «все основные открытия не случайны, а вполне закономерны» (не в общем смысле, а в той конкретно-исторической, «персональной» ситуации, в которой они были сделаны).

Случай, определяющий рождение научного открытия, особенно большого, вероятно, неизбежен. Открытия радиоактивности или мутаций едва ли могли произойти существенно позже того срока, когда они произошли.

Общеизвестное заявление о том, что «случайные открытия делаются в нужное время», вполне применимо и ко многим биологически активным веществам. Приведем несколько примеров. Можно полагать, что первое массовое использование открытий природных ядовитых веществ связано с периодом появления охоты в человеческом обществе.

Антибиотики вошли в практику в период второй мировой войны. Тогда же стремительно вошел в практику самый знаменитый пестицид ДДТ, создавший наряду с другими достижениями химии и селекции основу для «зеленой революции». Нейролептики появились тогда, когда давление и ритм современной цивилизации привели к массовой потребности в них.

Совпадение случая и запроса на него в необъятном историческом времени — событие достаточно редкое (Салямон, 1971). Однако по отношению к поиску новых биологически активных веществ принцип «нужное открытие возникает в нужное время» работает с низкой эффективностью.

В традиционных областях физики, биологии, медицины и других фундаментальных и прикладных наук фронт исследовательских работ плотен, ученых много, а потенциальных больших открытий по каждому из направлений работ не так уж много.

Другое дело — находка практически ценного вида биологической активности у некоторого вещества. Веществ много, видов биологической активности не мало и не все известны, исследователей существенно меньше, чем веществ, которые к тому же не всем доступны. Уникальное по своим свойствам вещество может десятилетия стоять на полке у химика.

Сколько «кануло в лету» промежуточных химических соединений, ведущих к определенному продукту, схема получения которого потом изменилась, сколько непригодных для человека самих продуктов различных синтезов, которые не привели в свое время к нужному результату, сколько неудачных красителей, малоэффективных реактивов исчезло с химического горизонта, унося с собой свои так и не обнаруженные свойства превосходного лекарства?

Целебные свойства растений, если этот вид не вымер и существует вечно, рано или поздно будут обнаружены человеком. Законы природы рано или поздно путем направленного поиска или счастливого случая станут доступны человеческому знанию.

Но биологическая или фармакологическая активность определенного существующего химического соединения может никогда не стать известной для человека, если ждать счастливого стечения обстоятельств: самого открытия и его признания. Однако такое стечение обстоятельств можно создать, явление счастливого случая можно ускорить.

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



Предметы ретроспективного анализа

Другим предметом ретроспективного анализа явились для нас работы в области медицины, физиологии и химии, относящиеся в конечном итоге к созданию новых биологически активных веществ и отмеченные Нобелевскими премиями1. Все работы можно разделить на две группы: Первая — открытия, непосредственно связанные с новыми лекарственными препаратами. Вторая — открытия, связанные с обнаружением или изучением механизма действия эндогенных…

Человечество в XX в. овладело многообразными способами создания новых веществ, выделения вещества из природных источников, установления их структуры. Возникла мощная промышленная база создания химических веществ: химическая, нефтехимическая, химико-фармацевтическая и микробиологическая промышленности, промышленность, производящая реактивы для науки. В. И. Вернадский провозгласил, что человечество превратилось в геологическую силу. Сейчас человечество значительно превзошло живую природу, если не по…

Приведем два важнейших вывода, следующих из анализа истории методов, результатов поиска биологически активных веществ и из оценки состояния и развития химической деятельности человечества. Узким местом для использования грандиозных достижений химии как науки и производства является определение биологической активности: это не только сдерживает прогресс, зависящий от применения новых химических соединений, но и обусловливает опасность здоровью человека…

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…