27 сентября 2012

Биологические испытания. Ранг цели

Введем несколько определений. Экспериментальную операцию над реальным химическим соединением и (или) логико-математическую операцию над изображением его структуры с целью установить (с определенной вероятностью) хотя бы один вид биологической активности, присущий данному ХС, будем называть испытанием на биологическую активность.

На профессиональном языке испытания на биологическую активность иногда называют только биологическими испытаниями ХС, что строго говоря, не верно. Такой термин предусматривает наличие биологического тест-объекта, что не всегда является обязательным.

Назовем систему методов испытаний на биологическую активность классификационной системой, если она позволяет определить такую совокупность видов биологической активности, которая является полной на избранном уровне детализации некой иерархической классификации видов активности. Очевидно, что система классификации — частный случай общей системы испытательных методов.

Ясно также, что для достижения обрисованных выше целей испытательная система должна быть именно классификационной.

После того как биологическая активность ХС определена путем экспертного анализа, проводимого специалистами (зачастую с помощью ЭВМ), решается судьба этого ХС: целесообразно ли создавать на его основе лекарство (или какое-либо другое практически полезное средство), следует ли ограничить доступ этого ХС в биосферу, если оно несет потенциальную опасность и т. п. Такую процедуру определения потенциальной роли данного ХС в будущем назовем прогнозированием практического использования биологической активности ХС. Прогнозирование может быть одной из заключительных операций испытательной системы.

Ясно, что ориентация испытательной системы на достижение той или иной цели должна существенно отразиться на общей структуре системы, выборе компонентов системы и связей между ними. Поэтому надо установить ранжировку целей по важности.

При этом необходимо учитывать, что система будет обладать большой пропускной способностью, потребует серьезных экономических затрат и на ее полное инженерно-техническое оснащение, по экспертным оценкам, уйдет не менее 7 — 8 лет. В результате эта система, по нашему заключению, должна проработать в течение одного десятилетия без принципиальных перестроек. Таким образом, речь идет о создании уникальной системы, работа которой будет проходить в основном в 90-е годы XX в. Последующие реконструкции обеспечат возможность дальнейшей работы.

При ранжировке целей необходимо учесть соответствие между неопределенностью наших знаний о прогнозируемом периоде и степенью определенности ориентации проектируемой системы на цель.

Объем научных знаний о природе, согласно общепринятым науковедческим данным, в наше время возрастает приблизительно вдвое за каждые 10 — 15 лет, хотя темп роста по ряду показателей явно снижается (см. например: Гинзбург, 1985, с. 246). Поэтому ко второй половине эксплуатационного периода этот объем возрастет не менее чем в 3 раза по сравнению с современным. Какая из целей окажется тогда главной? Каким путем можно успешнее достичь любой из целей, выбранной в настоящее время в качестве главной?

Допустим, мы отдаем предпочтение 1-й цели, а 6-ю считаем второстепенной. Не может ли оказаться, что достижение 1-й цели через 20 лет будет находиться в полной зависимости от успехов, достигнутых при реализации 6-й цели? Подобное рассуждение можно привести по отношению к любой комбинации предпочтительного выбора цели. Ясно, что степень реальной неопределенности наших знаний о прогнозируемом периоде требует создания максимально неспециализированной, универсальной системы, в равной мере пригодной для достижения каждой из названных целей.

Прогноз на меньший по протяженности период (10 — 15 лет) позволяет выделить две главные цели: 1-ю и тесно с ней связанную 2-ю. Интуитивно кажется весьма вероятным, что за это время прямой подход к достижению 1-й и 2-й целей (поиск лекарств и определение вредностей для организма человека) будет существенно превышать возможности более косвенных путей (через прогресс в направлении 3 — 6-й целей).

Заметим, что 1-я, 3-я и 4-я цели предполагают активный контакт человека с химическими соединениями, поэтому во всех случаях ориентация на эти цели требует работы по определению вредных для человеческого организма видов биологической активности у испытуемых ХС (2-я цель), т. е. эта цель как бы «сцеплена» с другими названными, представляя собой как бы «оборотную сторону медали». Итак, первая половина означенного выше периода прогнозирования ориентируется предпочтительно на достижение 1-й и 2-й целей, связанных с определением биологической активности ХС по отношению к человеческому организму.

Отметим некоторые более конкретные задачи, относящиеся к этим целям. При этом будем иметь в виду, что относительная значимость этих задач определяется конкретными потребностями нашего общества и может меняться во времени в связи с частичным или полным решением отдельных задач.

  1. Лечение хронических болезней. Среди всей совокупности задач, относящихся к этому кругу, по критериям практическим и этическим следует выделить средства для лечения злокачественных опухолей, болезней, имеющих своим патогенетическим началом склеротические процессы, психические заболевания, коллагенозы, аллергии, а также средства для лечения хронических заболеваний эндокринной и иммунной систем.
  2. Предупреждение хронических болезней и повышение устойчивости к острым заболеваниям. В связи с тем, что здесь речь идет о мерах профилактики, следует ставить вопрос о поиске максимально общих, неспецифических средств, снижающих вероятность «спонтанных» заболеваний и повышающих устойчивость к экзогенным агентам, которые индуцируют те или иные «вызванные» болезни. Задачу поиска специфического средства профилактики против данного заболевания разумно ставить в двух случаях: если это массовое, почти всеобщее заболевание (грипп, простудные заболевания) или если существуют надежные и практически доступные прогностические методы, позволяющие выделить субпопуляцию людей с повышенным уровнем риска к данному заболеванию. Средства для решения задач этого круга следует искать среди веществ, повышающих устойчивость и адаптационные свойства основных систем организма в ходе его индивидуального развития. Из общебиологических соображений ясно, что такие вещества преимущественно должны влиять в критические периоды развития организма предпочтительно на ранних этапах онтогенеза (в детском и даже эмбриональном периоде).
  3. Оптимизация индивидуального развития. Сюда в значительной степени относятся средства, упомянутые в предыдущем разделе. Однако эта задача существенно шире, чем предыдущая . К ней относятся оптимизация физического и психологического развития до наивысших видовых эталонов с учетом потенций генетической индивидуальности. Общебиологические соображения здесь те же, что и в предыдущем случае.
  4. Расширение физиологических и интеллектуальных возможностей человека в экстремальных условиях. Отличие этой задачи от предыдущей состоит в кратковременности влияния искомых средств на организм. По сути, речь идет о поиске адаптогенных средств в широком смысле этого слова. В частности, сюда можно включить средства, влияющие на качество и длительность отдельных физиологических ритмических фаз (сна и бодрствования).
  5. Создание практически удобной, безопасной и эффективной системы средств регулирования рождаемости. Следует отметить, что решение почти всех задач, сформулированных выше, предполагает координированное развитие средств воздействий (в том числе биологически активных веществ, употребляемых в качестве лекарств, профилактических агентов и т. д.) и создание системы методов диагностики и прогностики, позволяющих индивидуализировать применение этих средств.

Достижение 2-й цели, т. е. устранение опасных для организма человека веществ из его окружения или точная регламентация употребления таких веществ, требует решения целой системы задач. Необходимо научиться надежно определять опасные виды биологической активности по крайней мере тысячи соединений в год (такой поток ХС готовится для вторжения в жизнь ежегодно). К опасным видам биологической активности относятся токсичность (острая и хроническая), эмбриотоксичность, мутагенность, канцерогенность, тератогенность и некоторые другие виды.

Требуется найти замену широко употребляемым лекарствам, пищевым добавкам и веществам, умышленно вводимым в среду человека, если они обладают мутагенностью и канцерогенностью. Требуется расширить арсенал веществ, повышающих общую устойчивость к повреждающим воздействиям и специализировать их применение, в зависимости от состояния организма и других обстоятельств.

Требуется найти достаточно полный набор веществ, подавляющих отдельные вредные активности (антимутагены, антибластомогены, антитоксиканты и т. д.).

Следует искать безопасные для человеческого организма и технологически пригодные стабилизаторы пищи, лекарств, средства консервирования и хранения пищи.

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



Общие соображения Основным языком всей системы является язык ОВБА. Это язык представительных наборов моделей клетки, организма человека и биосферы. При построении модели человека использовано гистогенетическое его представление. В надстройку системы классификации введены дополнительные тест-объекты, более детально представляющие разновидности ткани организма. Эти тест-объекты являются элементами представительной модели организма, поэтому ответы, которые они дают, непременно выражаются на…

Несмотря на общность клеточного строения и основных биохимических процессов в мире живого, реальные цитологические, биохимические и молекулярные развития между представителями различных типов, классов, отрядов, семейств, родов и видов столь значительны, что избирательность действия химических соединений, как правило, очень велика. Существует множество примеров такого избирательного действия: так, молекулы фосфорорганических инсектицидов в организме насекомого превращаются в другое,…

Каковы же принципы создания и совершенствования переводов с языка ОВБА на названные языки? Напомним, что при выборе системы тест-объектов, характеристик и дополнительных методов предсказания биологической активности были использованы принцип представительности набора тест-объектов и характеристик и принцип эпиморфизма. Первый из этих принципов является общеметодологическим и не дает непосредственных возможностей создать тот или иной алгоритм перевода. Он…

Эвристический анализ является мощным способом разработки алгоритма и в отношении «старых» видов биологической активности, и в отношении новых, для которых еще не найдены хорошие вещества, но особенно он ценен, конечно, в отношении именно новых видов активности. Пока нет, например, веществ, обладающих хорошей противовирусной активностью. Можно ожидать ее от веществ, обладающих выраженной тропностью к двухтяжевым РНК,…

Очевидно, что исходная совокупность свойств, которые должны эпиморфно проектироваться среди все усложняющихся объектов, определяется заранее экспериментатором в зависимости от поставленной задачи. По этой совокупности далее и формируются графы моделей. По принципу отбора этих свойств формируемые графы могут быть разделены на три группы. Первая группа основана на эпиморфной проекции общебиологических свойств (рост, деление, дыхание, движение и…