27 сентября 2012

Индустриализация испытаний ХС

Рассмотрим, какие особенности биологических испытаний ХС на животных плохо совместимы с индустриализацией этого процесса.

  1. Необходимость большого количества животных для использования в качестве тест-объектов. Оценка показывает, что при 100 определяемых типах активности, трех концентрациях и 10 животных в группе потребуется около 3000 животных для одного ХС и 1,2*108 животных для массива 4*104 ХС.
  2. Затрата больших количеств исследуемого ХС. Во многих случаях количество впервые синтезированного или выделенного из природных продуктов соединения колеблется от единиц до сотен миллиграмм. Попытаемся оценить порядок затрат весового количества ХС на испытание по 100 видам биологических испытаний. Животными, наиболее часто используемыми в фармакологии как тест-объекты, являются белые мыши (средний вес 25 г), белые крысы (средний вес 250 г), морские свинки (средний вес 350 г), кролики (средний вес 2500 г). Из практического опыта разумно считать, что массив животных, используемых для испытаний ХС на различные виды биологической активности по четырем названным группам, может состоять из 50% мышей, 30% крыс, 10% морских свинок, 10% кроликов. Тогда средний вес химерического животного такой группы составит 25*0,5+250*0,3+350*0,1+2500*0,1=370 г. Допустим, что испытание ХС на один вид активности требует, примерно, n*0,01 г вещества на 1 кг веса животного (n=1/10). Тогда все испытания (в соответствии с оценкой числа животных) потребуют n*0,01*3000*0,37≈n*11. Таким образом, при выбранном n на совокупность всех первичных испытаний, проводимых на животных, потребуется примерно от 10 до 100 г вещества. Величина эта для подавляющего большинства впервые синтезированных веществ является чрезмерно большой, что исключает их из числа кандидатов на полный объем испытаний.
  3. Испытания на животных ограничивают возможность автоматизации. Безусловно, в настоящее время экспериментальная фармакология и медицина накопили значительный опыт механизации и частичной автоматизации. Уже давно широкое применение получили информационные системы обработки данных в медицине (см., например: Смирнов, Шнепс-Шнеппе, 1972; Шнепс-Шнеппе, 1974). Однако в целом для широкого спектра биологических активностей эксперимент на животных пока остается вне сферы тотальной автоматизации в силу особенностей самого животного как тест-объекта.
  4. Единичный акт испытания ХС на животных требует достаточно долгого срока и малоуправляем во времени. Процесс воздействия ХС на животное в норме или при патологии определяется прежде всего особенностями организма экспериментального животного. Возможности экспериментатора ускорить этот процесс или повлиять на него весьма ограничены. Это снижает производительность испытаний и делает малополезным применение эксперимента, управляемого ЭВМ — одного из мощных средств повышения эффективности работы.

Таким образом, работая со сравнительно небольшими массивами ХС и определяя сравнительно немного видов активности, для достижения любой из названных выше целей можно использовать животных как основной тест-объект. Для ХС, отобранных в качестве потенциально активных лекарственных субстанций, в дальнейшем возможно исследование механизмов их действия на тканевом, клеточном и молекулярном уровнях.

Однако индустриальные масштабы испытаний и их промышленная организация требуют введения нового принципа испытаний, который позволил бы на порядки увеличить производительность системы и обеспечил бы возможность работы с малым количеством испытуемого вещества.

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



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…

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,…