21 сентября 2012

Поиск и создание биологически активных веществ для сельского хозяйства

Для поиска и создания биологически активных веществ для сельского хозяйства (средства борьбы с вредителями, стимуляторы роста и плодовитости) очень большое значение имели успехи таких областей биологии, как систематика, сравнительная физиология и биохимия, экология, биология развития, общая физиология, особенно учение об адаптации.

Существенное значение для определения концепции поиска биологически активных веществ имели успехи медицины. Прогресс медицины XX в. привел к значительному продвижению в понимании природы рака, сердечно-сосудистых и психических заболеваний. Охарактеризован большой класс генетических болезней. В XX в. сформировалось учение о вирусных и бактериальных заболеваниях. Были поняты причины болезней, связанных с авитаминозами. Во многих случаях понимание патологии удалось довести до клеточного или даже молекулярного уровня.

В целом успехи химии, биологии, медицины к середине нашего века сформировали облик современной фармакологии как науки, способной обеспечить победу над многими болезнями, помочь организму человека в трудных условиях современной цивилизации. Достижения этих наук стали играть все большую роль в поиске и создании новых биологически активных веществ, а также объяснили многие предшествующие открытия лекарствоведения за предыдущие века.

На этом же этапе биологически активные вещества начинают все шире использоваться в других сферах деятельности. С открытий Либиха в практику входят минеральные удобрения, в XX в. применяются самые разнообразные химические средства борьбы с сорняками, насекомыми-вредителями, паразитирующими на сельскохозяйственных растениях, паразитическими грибами и др. Химические вещества пытаются применить в спорте.

Существенное место в экономике занимают новые средства консервации пищи.

В XX в. впервые возникает серьезный разрыв между скоростью роста массива новых химических соединений, в основном синтезируемых химиками, и скоростью получения данных об их биологической активности. Этот разрыв становится все более угрожающим не только потому, что при этом теряется много потенциально полезных веществ (лекарств, пестицидов и т. д.), но и главным образом потому, что много веществ и соединений, обладающих опасным для человека и окружающей природы видом активности, попадают в его организм, нарушают экосистемы, губят различные виды животных и растений.

Для преодоления этого разрыва создаются обширные, в том числе национальные и международные программы скрининга химических соединений по отдельным наиболее актуальным видам биологической активности.

Понятие скрининга восходит к английскому слову screening — просеивание, отсев, отбор; так назван процесс определения некоторых видов биологической активности у большого массива природных или синтетических химических соединений путем стандартных, высокопроизводительных приемов.

Несмотря на большой объем некоторых скрининговых программ и на установление предельно допустимых концентраций по токсичности для многих тысяч веществ, такой подход не позволил решить стратегическую задачу — сократить и ликвидировать разрыв между величиной массива химических соединений и знанием о его биологической активности.

В целом в этот период все более явно господствуют идеи, связанные с применением чистых, в основном искусственно синтезированных веществ с установленной структурой. Успехи органической, металлоорганической химий, химии комплексных соединений обеспечивают возникновение огромного арсенала синтетических химических соединений.

В освоении биологической активности химических соединений все большее значение приобретает молекулярное, химическое конструирование на основе тех или иных представлений о молекулярной организации биохимических процессов.

Конструирование химических соединений с заданной активностью на основе молекулярных представлений почти полностью вытесняет драг-дизайн, основанный на создании оптимальных смесей соединений и веществ. Этому прежде большому искусству отводится скромная роль лишь в создании готовых лекарственных средств, для обеспечения лучшей усвояемости основного активного начала, его стабилизации и т. д.

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



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…

При скрининге обнаружение у веществ определенных свойств — по-прежнему случайное событие, но вероятность появления такого события как бы резко возрастает. Если случайно в данном массиве химических соединений оказалось соединение с определенным видом биологической (фармакологической) активности, оно будет обнаружено со степенью вероятности, зависящей от надежности теста, определяющего в системе этот вид активности. Если рассмотреть короткую историю…

Под термином биологически активные вещества мы подразумеваем как индивидуальные вещества с известной биологической активностью, так и их многокомпонентные смеси определенного или неизвестного состава. Поиск согласно принятым трактовкам этого термина предполагает наличие цели и многих возможностей ее достижения, между которыми необходимо сделать выбор оптимального пути. Этот выбор и последующее движение к цели происходит в виде некоторой…

Как нам представляется, основная причина фармакологического взрыва во второй половине и особенно в конце XX в. — развитие и интеграция медицины, биологии, химии, совершенствование методов физико-химического анализа. Немаловажное значение имело создание химико-фармацевтической индустрии с ее большими запросами к науке и возможностью материально обеспечить эти запросы. Сыграло свою роль и увеличение ценности человеческой жизни, растущее вместе…

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…