9 октября 2012

Развитие языков и методов перевода без привлечения принципа эпиморфизма. Биодатчики

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 всего разнообразия видов патологий, для видов интегральных биологических активностей принципиально невозможно при ограниченности общего числа тест-объектов системы классификации.

Именно отказ от однозначного соответствия между тест-объектом и интегральной биологической активностью как обязательного принципа системы классификации делает эту систему технологически и экономически реальной.

Принцип представительности набора тест-объектов должен с определенным уровнем детальности гарантировать улавливание системой видов биологической активности, прямо не представленных в ней эпиморфными моделями.

Такое улавливание строится, как мы уже говорили, в виде логических функций из элементарных показаний отдельных тест-объектов. Обучение «переводу» происходит, как уже отмечалось выше, методом обратного скрининга и эвристически. Соответствия между логическими функциями и видами фармакологической и «биоценозной» активностей, найденные обоими способами, не являются эпиморфными в смысле, указанном выше. Это не соответствие реальных процессов или объектов, а соответствие мысленной комбинации таких процессов, с одной стороны, и реального процесса или объекта — с другой.

Рассмотрим более детально вопросы установления таких соответствий, имея в виду конкретные особенности наших тест-объектов, являющихся частями испытательной системы.

Биологические объекты и их компоненты, как правило, обладают высокой чувствительностью к физическим и химическим факторам внешней среды.

При этом малое воздействие (малое по величине концентраций, доз и т. п.) может преобразовываться в ответ модели, легко поддающиеся измерению: модель выступает как усилитель воздействия. Для биополимеров — это следствие их способности к кооперативным переходам; для клеток усиление также во многом может быть объяснено кооперативными переходами белков в клетке (Конев и др., 1970). Кроме того, клетка в ряде процессов явно выступает как усилитель (например, рост колоний из одной оставшейся клетки).

Во многих случаях можно подобрать объект, ответ которого является наиболее специфическим для определенного класса химических соединений, несущего определенный! вид биологической активности.

Такой датчик может быть вначале обучен на определенном классе известных ХС, а затем использован для классификации ХС по степени сходства реакций биодатчика на вновь тестируемое ХС и на вещества из обучающей выборки.

Биологический объект как датчик может вообще не являться моделью тех клеток, субклеточных структур и молекулярных рецепторов, на которые в организме действует ХС данного вида биологической активности.

Объект в этом случае выступает как чувствительный элемент прибора, осуществляющего индикацию ХС и идентификацию вида активности. Так, например, по полученным в лаборатории одного из авторов данным, тепловая денатурация вирусов табачной мозаики, определяемая по профилю и параметрам кривых плавления, существенно зависит от вида ХС, добавляемого в раствор; при этом нейролептики, подобные аминазину, резко отличаются от испытанных ХС с другими видами активности по своей способности сужать интервал и повышать температуру плавления ВТМ.

Это в принципе позволяет использовать вирус табачной мозаики в качестве «датчика» для отбора потенциальных нейролептиков, предназначаемых к последующим испытаниям.

Основным вариантом, однако, является, конечно, случай, когда предсказание интетральной биологической активности осуществляется через построение логической функции, элементами которой становятся реакции отдельных биодатчиков.

Сами по себе эти биодатчики могут одновременно быть эпиморфными моделями и позволять предсказывать некоторые виды активности на основе эпиморфных соответствий.

Такими датчиками являются, например, свободноживущие клетки простейших и клетки белой крови. Их движение (хемотаксис для лейкоцитов) — высокочувствительная и «технологичная» характеристика, позволяющая улавливать многие виды биологической активности на основе как эпиморфных соответствий, так и логических функций, полученных при обратном скрининге. Эти биодатчики обладают рядом рецепторов, гомологичных таковым же для других дифференцированных клеток (рецепторы на гистамин, серотонин, ацетилхолин и т. д.). Такая особенность позволяет устанавливать прямое эпиморфное соответствие и по реакциям движений и хемотаксиса судить о медиаторной и гормональной активности.

С другой стороны, показания этих же биодатчиков независимо от функционального их смысла входят в логические функции для самых разнообразных видов биологической активности.


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



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…

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…