27 сентября 2012

Принципы организации системы классификации химических соединений по видам биологической активности

Определение биологической активности химических соединений, составляющих большой массив, как технологическая проблема

Как проводить определение биологической активности ХС, составляющих большой массив? Ответ на этот вопрос можно получить, исходя из первоочередной цели — найти ХС, обладающие биологической активностью, которая оказывает полезное воздействие на организм человека. Все ХС, обладающие подобными видами биологической активности, можно условно разделить на четыре группы.

1-я: ХС, способные воздействовать на патологические процессы и структуры в организме (лекарства против сердечно-сосудистых, нервных, онкологических и других заболеваний, болезней гормональной и иммунной систем, бактериальных и вирусных инфекций и т. д.).

2-я: ХС для воздействия на нормальные процессы и структуры организма в экстремальных условиях (средства, способные повысить психическую и физическую устойчивость человека в неблагоприятных для данного индивидуума условиях внешней среды: радиопротекторы, противоукачивающие препараты, адаптогены, малые транквилизаторы и др.).

3-я: ХС для воздействия на нормальные процессы и структуры с целью профилактического уменьшения вероятности появления определенных нарушений (антимутагенные и др.).

4-я группа:
ХС, способные служить средствами для соматической и психической биоинженерии (средства, меняющие эмоциональный тип, увеличивающие мышечную силу, управляющие процессом зачатия — уменьшающие или увеличивающие его вероятность, направляющие процесс зачатия и развития в сторону заданного пола и т. д.).

В принципе современная фармакология обладает методами, позволяющими с большей или меньшей степенью надежности определить многие виды активности, входящие в каждую из названных групп (на животных и затем в процессе клинических испытаний).

Казалось бы, оптимальный путь создания «идеальной» системы для отбора ХС по всем названным группам должен заключаться в том, чтобы собрать все соответствующие методы фармакологии «под одной крышей», объединив их в определенную систему и затем проводить через такую систему весь массив химических соединений.

После обнаружения с помощью этой системы ХС с соответствующими видами активности можно обратиться к исследованиям на тканевом, клеточном и молекулярном уровнях строения живой материи с целью выяснения механизмов действия данного ХС.

Результаты биологических испытаний на организменном уровне и исследований на доорганизменных моделях позволили бы сделать следующий шаг — улучшать свойства этих ХС путем химических модификаций в соответствующих рядах соединений. Затем новые испытания модифицированных соединений, снова их улучшение, пока эта итерация не приведет к созданию наиболее эффективного в данном ряду соединения.

Примерно так выглядит традиционный путь поиска новых лекарственных средств (точнее, активных субстанций будущих лекарств) в современной фармакологии. Отличие реальных схем от эскиза, представленного выше, заключается в том, что реальные подходы ограничиваются одним или несколькими видами биологической активности и сравнительно малой выборкой ХС из массива.

Большая выборка в таких ситуациях расценивается как уникальное событие (например, однократный скриннинг массива из 105 ХС для обнаружения новых высокоэффективных противоопухолевых препаратов, проведенный в США в 1968 г.). Однако резкое увеличение массива ХС и видов биологической активности, на которые разумно вести испытания, переход к классификационной системе, т. е. увеличение коэффициента сложности системы традиционным путем, делает такое направление экономически невыгодным и малотехнологичным.

Очевидно, необходима индустриализация этих процессов на основе высокопроизводительной и экономичной технологии.


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



Принцип эпиморфизма определяет выбор многих тест-объектов и их характеристик. Этот принцип позволяет во многих случаях прямо найти переводы с языка ОВБА на языки интегральных видов активности. Однако нахождение эпиморфных моделей организма ограничено часто нашими знаниями. Для большинства патологий клеточно-тканевые (да часто и вообще любые) модели пока неизвестны. Кроме того, очевидно, что иметь эпиморфные модели для…

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,…