Алгоритм поиска веществ с химиотерапевтическими видами биологической активности на основе математических моделей биохимических процессов
Примером актуальной задачи такого рода является химиотерапевтическое лечение злокачественных новообразований. Близость биохимических свойств этих патологических объектов с жизненно важными тканями и органами макроорганизма не позволила до сих пор достичь удовлетворительных результатов в химиотерапии рака в рамках эрлиховской стратегии.
Напомним, что сущность этой стратегии можно себе представить в виде определенной последовательности действий: скрининг веществ на цитотоксичность на модели патологии in vitro или in vivo; определение токсичности выделенных на первом этапе веществ по отношению к макроорганизму; испытание в клинике веществ, показавших наилучшее значение терапевтических индексов и (или) отличную от ранее известных избирательность в отношении спектра моделей.
Заметим, что уже на первом этапе при такой процедуре отбираются только те вещества, которые обладают сильным токсическим действием на патологический объект. Это значит, что мы будем далее работать только с сильными ядами, и отбор идет не по избирательности действия (пусть даже токсического), а по силе действия.
Заметим, что, кроме химиотерапии опухолей, подобные проблемы возникают при лечении ряда паразитических болезней, при борьбе с различными вредителями сельскохозяйственных культур.
В 1975 г. А. М Жаботинский и руководимый им коллектив начали разрабатывать новый подход к химиотерапии. Изложим основные результаты, полученные этим коллективом (Атауллаханов и др., 1977 — 1979а, б; Жаботинский, 1979; Атауллаханов, 1982).
Хорошо известно, что гибель клетки может наступить при изменении концентрации эндогенных метаболитов (АТФ, НАД-Н, Ко-A и т. п.) или значений некоторых физикохимических параметров внутренней среды (pH, Са++, К+ и т. д.) за пределы определенной области. Эту область в соответствующем параметрическом пространстве назовем областью устойчивости, или областью жизнеспособности клетки.
Пусть нам нужно избирательно поразить объект а; известно, что некая биохимическая система 1 объекта а1 отличается количественно от той же системы у объектов а2. . . аn, которые нельзя убивать, убивая а1.
Тогда следует построить пространство устойчивости системы 1 для объектов а1 . . . аn и найти такие направления движений в параметрическом пространстве, чтобы при движении по этим направлениям система а1 выходила за область устойчивости, а системы а2. . . аn не выходили.
Отметим, что при этом достигается теоретически бесконечное значение терапевтического индекса.
«Биологически активные вещества»,
Г.М.Баренбойм, А.Г.Маленков
Моделирование состояний — задача, которую для большинства случаев еще предстоит решать. Только АСК ХС обладает достаточной производительностью, чтобы установить характер и степень адекватности состояний модели in vitro и состояний in vivo в отношении большого массива ХС. Поэтому мы вынуждены ограничиться пока лишь кратким упоминанием основных способов создания моделей состояний. Первый способ состоит в том, что…
2- й пример. Пусть энергетика клетки является той системой, которую требуется представить параметрически. Набор состояний порожден в ходе морфогенетических процессов (нормальных и патологических) на основе, например, ткани печени. Самой экономной (а именно к наиболее экономному, но полному представлению всегда и следует стремиться) системой параметров будет в этом случае, вероятно, следующая: отношение активности суммарной гексокиназы к…
Рассмотрим на примерах, как можно определить систему представительных характеристик и параметров для спектра состояний и моделировать эти состояния: 1-й пример. Пусть межклеточный контакт является той биофизической системой, которую надо описать параметрически. Пусть объектами являются эпителиальные ткани лабораторных животных (или человека) во всем их разнообразии, порождаемом морфогенетическими, физиологическими и генетико-популяционными процессами. В качестве основной характеристики межклеточного…
Активность этого фермента существенно детерминируется генетически. В распределении популяции людей по активности этого фермента существуют два максимума, соответствующие низкой и высокой активности фермента; это можно рассматривать как отражение «генетически определенных состояний». Определив у ХС способность образовывать комплексы с медью, можно предсказать опасность того, что при длительном употреблении этот препарат может вызвать лекарственную волчанку у лиц…
Учет всех подобных особенностей реакций организма на ХС с определенным видом активности в зависимости от состояния, даже в форме вероятностного предсказания, имеет очень большое практическое значение. Такое предсказание может сделать гораздо более содержательными и одновременно дешевыми последующие испытания на животных, более безопасными клинические испытания и дальнейшее клиническое использование. Вместе с тем очевидно, что в общем…
