Привет Пикабу!
Требуется помощь, в поиске печатного издания, медицинской направленности, а именно - Клиническая фармакология по Гудману и Гилману книга 3
Издательство: Практика, Москва, 2006г
Может у кого лежит без дела, в хорошем состоянии. Найти в магазинах не могу, а для полного собрания нужна. Изображение прикрепляю. Спасибо
Интересная недавно была в комментариях дискуссия. Показывающая, что «то, что все знают» и «то, что очевидно», на самом деле далеко не всегда так очевидно и не всегда правда.
Честно говоря, есть за мной грех – мог бы закончить дискуссию в самом начале, да и вел иногда себя не совсем сдержано, но само обсуждение показательно именно аргументацией, поэтому и не заканчивал сразу.
Итак, одним из комментаторов сказал, что дает своим детям противовоспалительные средства в суппозиториях, потому что из прямой кишки вещества всасываются лучше и действуют быстрее.
Мой комментарий о том, что это не так, быстро заминусили, а на все просьбы предоставить пруфы утверждения, того, что ректальный способ лучше, говорили, что об этом и так все знают, это очевидно, даже в википедии это написано, и т.п. Ну и требовали от меня доказательств обратного и рекомендовали почитать учебник биологии.
Напомню, что в медицине по умолчанию действительна нулевая гипотеза, и нужно доказывать именно эффект, а не отсутствие эффекта, поэтому на мне никакого бремени доказательств не лежало – я лишь хотел подтверждения «тому, что все знают».
Любопытно, что комментатор, предлагавший википедию в качестве аргумента, хотя в самой статье никаких ссылок на доказательства не было, не сделал всего лишь один клик до английской версии статьи, почти слово в слово с которой переписана русская, и где ссылки были. Ссылки, однако, странные. Итак, утверждение:
Лекарство, вводимое ректально, обычно (в зависимости от препарата) начинает быстрее действовать, имеет более высокую биодоступность, более короткое пиковое воздействие и менее продолжительное воздействие, чем при приёме перорально.
А вот что написано в подтверждающих его ссылках (я буду сокращать, но желающие могут посмотреть сами):
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0378517379...
Исследование микроклизм и суппозиториев с фенобарбиталом в сравнении с пероральным приемом. При ректальном введении всасывание происходило медленнее, чем при оральном, а биодоступность сравнима с оральным приемом. Т.е. ни о каком преимуществе речи нет.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/6126289
Обзор имеющихся исследований. Некоторые водные и спиртовые растворы могут всасываться очень быстро. Суппозитории обычно всасываются медленно. Лишь только в нескольких исследованиях показано, что концентрация вещества в плазме крови при ректальном введении может быть сравнима с оральным. Опять же – о преимуществе речи нет.
Один из оппонентов даже привел ссылку на исследование, в котором морфин имел преимущество в очень быстром всасывании при ректальном введении. Только имел он это преимущество в специально приготовленном для исследования растворе. Когда те же самые авторы решили сделать из него суппозиторий, ничего особенного не вышло – сходная биодоступность при меньшей скорости всасывания (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0378517388...).
Козырем зашла ссылка на отечественные учебники, по которым, между прочим, учатся студенты, будущие врачи. И там, конечно же, написано, что при введении ректально препараты действуют быстрее и лучше. Ну что же, посмотрим, что об этом вообще пишут в медицинской литературе.
Остановимся на конкретной ситуации, с которой все и началось – суппозитории с ибупрофеном.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23238355
Сравнение суппозиториев с сиропом. Всасывание из прямой кишки значительно ниже, чем при оральном приеме (биоэквивалентность 63%). Концентрация ниже, а время достижения пиковой концентрации дольше при ректальном приеме.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/2720131
Сравнение ибупрофена в суспензии/растворе вводимом ректально и орально. Биоэквивалентность и концентрация ниже, а всасывание медленнее при ректальном приеме.
А посмотрим на популярный парацетамол.
http://pediatrics.aappublications.org/content/pediatrics/108...
Вот заявление Американской Академии Педиатрии, которая не рекомендует ректальный парацетамол из-за того, что его уровень в крови слишком сильно колеблется при этом виде введения и зачастую не достигает терапевтической концентрации, а всасывается медленнее. При этом в рекомендации вынесено – избегать ректального применения парацетамола у детей, кроме отдельных случаев.
Есть, правда, более поздние публикации, в которых авторы считают, что не все так плохо.
http://www.jped.com.br/ArtigoDetalhe.aspx?varArtigo=2084&...
Здесь сравниваются не концентрации, а непосредственно клинический эффект – снижение температуры у детей через час и через три часа после приема. Одинаковая эффективность.
https://jamanetwork.com/journals/jamapediatrics/fullarticle/...
А вот чуть более ранний мета-анализ, в котором сравниваются четыре подобных рандомизированных исследования жаропонижающего эффекта. Без разницы.
А вот теперь мы подходим к самой мякотке. Большой обзор в двух частях со ссылками на исследования.
Часть первая – общий обзор
https://link.springer.com/article/10.2165%2F00003088-1991210...
Скорость всасывания и биодоступность часто ниже при ректальном введении. Есть некоторые препараты, для которых всасывание в прямой кишке лучше, чем при оральном приеме: морфин, метоклопрамид, эрготамин (кстати, может вызвать язвы при ректальном введении), лидокаин, пропранолол.
Часть вторая – частный разбор по отдельным препаратам (я приведу только распространенные препараты, и буду описывать только сравнения с оральным путем и опускать описания, когда сравнения не было)
https://link.springer.com/article/10.2165%2F00003088-1991210...
Парацетамол, индометацин, – ректальный путь примерно сравним с оральным.
Напроксен – биодоступность 63% в сравнении с оральным
Ибупрофен – биодоступность в растворе 88%.
Кетопрофен – сравним с оральным.
Метронидазол – 70-80% биодоступность (в другом исследовании 29-81%). При оральном приеме максимальная концентрация достигалась через 1 час, как и при клизме, при использовании суппозитория – через 4 часа.
Эритромицин – одинаковая биодоступность, концентрация быстрее достигалась при ректальном приеме, но сравнивалась с препаратом в капсулах, которые еще должны были растворяться.
Ампициллин – биодоступность при ректальном приеме 30% от орального, но пик достигался несколько быстрее, через 30 минут в сравнении с 45 минутами. Побочные эффекты в виде раздражения и диареи больше, чем у половины пациентов.
Как видите, утверждение о том, что ректальный путь в целом лучше (быстрее, эффективнее) орального не имеет серьезных оснований. Да, иногда он лучше, но в конкретных, установленных ситуациях, а не в общем и целом. Но обобщать на основании нескольких частностей не стоит – а то можно докатиться до того, что птицы плавают лучше, чем рыбы, потому что пингвины хорошо плавают.
Хочу подчеркнуть, я не утверждаю, что этот путь хуже или что оральный прием всегда эффективней, тем более бывают ситуации, когда ректальный способ введения единственный доступный или наиболее удобный. Так что к каждой ситуации надо подходить индивидуально. Просто всегда задумывайтесь над тем, что «очевидно» или «всем известно». Очень, очень часто это не так. Особенно в медицине.
Третья часть цикла про создание современных лекарств посвящена завершающим этапам работы
Наш цикл основан на серии лекций, прочитанных сотрудниками ФИЦ "Институт цитологии и генетики СО РАН" журналистам и студентам вузов Новосибирска. Ранее мы рассказали, как с помощью биоинформатики происходит поиск потенциальных «мишеней» для фармакологического воздействия, а также синтез новых молекул. Во второй части – об испытаниях in vitro (когда опыты проводятся «в пробирке» — на клеточных культурах) и возможностях индуцированных стволовых клеток.
Но никакие современные научные достижения не отменяют необходимость тщательной проверки любого препарата на живых организмах, сначала на лабораторных животных, а затем - на пациентах-добровольцах. Об этом сегодня и поговорим.
Начнем с вопроса – а сколько денег и времени сегодня уходит на создание нового лекарственного препарата (мы говорим именно о новом, а не о «переиздании» ранее существующего под новой торговой маркой с минимальными изменениями состава).
И удовольствие это не из дешевых: сам процесс занимает 10-15 лет и стоит от полутора до двух миллиардов долларов. Причем, всегда есть риск, что на одной из завершающих стадий процесса будут обнаружены свойства, которые сделают невозможным вывод лекарства на рынок (такое периодически происходит). Да и сама регистрация лекарства не всегда гарантирует благополучную «историю продаж». Естественно, что в таких ситуациях потраченные на создание препарата деньги переходят в графу «убытки».
Что, к слову, одна из причин, по которой многие современные лекарства стоят так дорого: в цену заложены как затраты, так и страховки от возможных убытков (хотя и аппетиты фармкомпаний никто не отменял). Но у нас разговор о научной составляющей этого процесса.
Проверка любого лекарства in vivo начинается с доклинических испытаний на лабораторных животных. Этой работе была посвящена лекция руководителя Центра неклинических испытаний (на базе SPF-вивария), д.б.н. Евгения Завьялова.
Наша справка
Виварием называют помещение для содержания и разведения подопытных животных. А аббревиатура «SPF» (Specific Pathogen Free) обозначает, что в виварии содержатся животные, свободные от патогенов – микроорганизмов, способных вызвать какие-либо заболевания. Обеспечивается это не для комфортной жизни мышей, а для чистоты и точности научных исследований, в том числе и имеющих прикладное значение для медицины и фармакологии. Центров доклинических исследований такого уровня в мире очень немного – около двадцати, а в России и вовсе один, расположенный на территории Института цитологии и генетики СО РАН. При этом виварий относится к ЦКП (центрам коллективного пользования), то есть работать с ним может любой институт Сибирского отделения и других научных учреждений страны.
– Главная задача доклинических исследований - определить как эффективность соединения-кандидата в лекарства, так и его безопасность, выявить возможные побочные эффект от его применения, - отметил Евгений Завьялов. – И очевидно, что достичь этих целей, имея только клеточные культуры, невозможно, для чего в качестве тест-систем и подключают живые организмы.
Современный список лабораторных животных очень широк, от мушек дрозофил и нематод до высших приматов. Но есть в нем и безусловные лидеры по популярности – лабораторные мыши и крысы (которые и являются основными обитателями SPF-вивария). Мыши по ряду параметров - идеальный объект для генетических исследований (в т.ч. они являются оптимальным сочетанием простоты содержания и близости геномов мыши и человека). Поэтому мыши – «лучшие друзья генетиков», а их «вклад» науки отмечен известным памятником у стен ИЦиГ.
Для проведения испытаний в центрах создают специальные генетические линии мышей, каждая обладает специально направленной мутацией. В результате, у такой мыши развивается заболевание, близкое к человеческому (чего не бывает у их диких сородичей), делая возможным проверку лекарства. Так в ИЦиГ СО РАН появились мыши, которые страдают катарактой, болезнью Альцгеймера, ожирением, депрессией и многими другими проблемами, свойственными современному homo sapiens. Другие линии обладают особенностями, не вызывающими болезни, но также необходимыми для исследовательской работы (особенности окраса, функционирования тех или иных систем организма и т.д.). На сегодня в мире насчитывается свыше 30 тысяч подобных линий, а количество «заготовок» (колоний измененных стволовых клеток, из которых могут быть получены новые линии) в разы больше. Очевидно, что их создание – крайне сложная, филигранная и дорогостоящая работа. И это главная причина, по которой число подобных центров в мире крайне ограничено. Ведущим «законодателем правил» работы с лабораторными животными среди них считается The Jackson Laboratory (США). Среди тех, кто проводил работы на базе этого центра, тридцать нобелевских лауреатов, что ярко характеризует уровень работы самого центра.
Крысы используются намного реже (но все равно занимают уверенное второе место) и в основном – для исследования различных токсических свойств того или иного препарата.
В настоящее время на базе новосибирского SPF-вивария ведутся испытания по более чем десятку направлений. В одних случаях изучают генетические модели заболеваний (иммунодефицит, рак прямой кишки, гипертензия, раннее старение и др.), в других – эффективность химических препаратов и хирургических методов (ишемия мозга, онкологические заболевания, диабет 1-го типа и т.п.). Большая часть исследований длится не один год и, как было сказано выше, вовсе не является финишным этапом.
Самыми длительными по времени и наиболее важными в процессе создания лекарства являются клинические испытания, о которых рассказала зав. консультационным отделением клиники НИИКЭЛ (филиал ФИЦ "ИЦиГ СО РАН"), к.м.н. Юлия Убшаева.
– Несмотря на все развитие методов доклинических испытаний in vivo и in vitro, медицина не может обойтись без клинических исследований, - подчеркнула она. - На разных стадиях это могут быть как здоровые добровольцы, так и пациенты.
Клинические исследования, при всем многообразии их форм, принято делить на две большие группы – экспериментальные и обсервационные (наблюдательные). Первые бывают рандомизированные (когда есть основная и контрольная группа) и нет. При этом группа контроля может получать как «плацебо», так и другой лекарственный препарат. Обсервационные исследования делятся на аналитические (если есть группа сравнения) и описательные (когда вся работа ведется только с группой пациентов).
Также исследования могут быть одноцентровыми (вся работа проводится в одном месте) и многоцентровыми (где задействованы разные исследовательские организации), открытые (когда пациент знает, что именно он принимает) и «слепые» ( когда пациент, а иногда и врач, не знают, что именно – «плацебо» или препарат вводится в организм).
Обычно первая фаза исследований проходит на здоровых добровольцах. Как правило, это небольшая группа лиц (20-100 человек), на которой оцениваются как основные фармацевтические параметры лекарства, так и его безопасность. Этот этап обычно длится около года. В случае успеха начинается апробация на первых пациентах. Здесь речь идет уже о группах в несколько сотен человек. На этой стадии должны быть доказаны безопасность и эффективность лекарства в реальной медицинской практике. И ее продолжительность составляет уже 2-5 лет. А затем успешные результаты должны быть подтверждены третьей фазой клинических испытаний, которая включает прием препарата тремя-пятью тысячами пациентов и длится примерно такое же время, что и вторая. В ее ходе окончательно определяются схемы лечения, дозировка препарата, оцениваются все нежелательные явления. И даже после этого этапа, который в случае положительного результата завершается регистрацией нового лекарства, наблюдения и исследования продолжаются. Известны примеры, когда лекарства запрещались к продаже после нескольких лет применения во врачебной практике (как раз по результатам такого анализа).
Теперь, услышав в новостях о том, что очередной чудо-препарат проходит N-ю фазу испытаний, вы сами сможете прикинуть, сколько времени еще осталось до его появлении на рынке. И то в случае успешности этих испытаний.
Надо отметить, что проведение любых клинических испытаний строго регламентируется рядом протоколов, в т.ч. правилами международного этического и научного стандарта Good Clinical Practice (GCP) и Международного совета по гармонизации (ICH). Первая организация рассматривает этот процесс в основном в рамках отношений «врач-общество», а вторая больше внимания уделяет юридическим аспектам регистрации нового лекарственного средства (в том числе, чтобы убедиться, что сведения, полученные исследователями в одном регионе, применимы и в других частях света). Есть и ряд других важных протоколов. В целом, данные исследования очень детально регламентированы, что и делает появление на рынке лекарств с опасными побочными эффектами единичными инцидентами. Но одновременно – значительно продлевают и удорожают сам исследовательский процесс. Это цена безопасности, которую сначала оплачивают фармкомпании (инвестициями в разработку), а потом и все мы (ценой готовых лекарств).
Наталья Тимакова, https://academcity.org/content/cena-voprosa-milliardy
Продолжаем тему, посвященную созданию современных лекарственных препаратов
Напомним, источником для него послужила серия лекций, прочитанных сотрудниками ФИЦ "Институт цитологии и генетики СО РАН" журналистам и студентам вузов Новосибирска. В первой части рассказывалось, как с помощью биоинформатики происходит моделирование процессов, происходящих в клетке в результате развития того или иного заболевания, и как на основе анализа этих моделей формируются потенциальные «мишени» для фармакологического воздействия. А сегодня поговорим о следующем шаге – испытаниях in vitro (когда опыты проводятся «в пробирке» — вне живого организма).
– После того, как вы «сделали дизайн» лекарственного препарата в компьютере, вам необходимо проверить, как все это работает на практике, и при необходимости доработать этот «дизайн», - с таких слов начал выступление ведущий научный сотрудник сектора геномных механизмов онтогенеза ФИЦ "ИЦиГ СО РАН", к.б.н. Вениамин Фишман.
Итак, после первичного отбора по принципу «ключ-замок» в распоряжении исследователей оказалось несколько десятков вариантов активных веществ и соединений, которые (в соответствии с анализом модели заболевания) могут претендовать на роль лекарства. Далее, начинается проверка этого предположения на практике, которая требует наличия достаточного числа объектов для испытаний (иначе говоря, несколько сотен, а лучше – тысяч «подопытных кроликов»). Вот только где их взять в таком количестве (учитывая, что многие из проверяемых комбинаций могут оказаться на деле не только бесполезными, но и даже токсичными для организма).
Бывает и более сложная ситуация, когда у исследователей вообще нет адекватной модели возникновения и развития заболевания на клеточном уровне. Кстати, весьма распространенный случай.
Чтобы немного упростить тему, докладчик ограничил круг заболеваниями, которые ассоциированы с генами человека. И хотя связь заболеваний с генотипом установлена, во многих случаях остается неясным, как они формируются, что запускает этот механизм и т.п. Соответственно, построить генную сеть (о которой говорилось ранее) невозможно.
Где же взять материал для исследований? Иногда (особенно – в случае онкологии) таким материалом становится полученный от пациента (например, во время операции) кусочек пораженной ткани. На нем в дальнейшем и проводятся различные эксперименты и т.п. Но этот метод применим с довольно ограниченным классом заболеваний.
Другой путь – смоделировать заболевание на лабораторном животном. Но это тоже весьма непросто (приходится выводить специальные генетические линии животных, способные страдать от человеческих недугов) и так же применимо далеко не ко всем заболеваниям.
Взять, к примеру, аутизм – заболевание, которое затрагивает поведение человека, что невозможно изучать на кусочке ткани или лабораторной мыши. Схожие проблемы возникают с депрессией, нейродегенеративными расстройствами и т.д.
– Мы сейчас изучаем заболевание, при котором IQ у пациента останавливается на уровне 50, – рассказал Вениамин Фишман. – Это сильно отличается от нормального уровня для человека, пациент в лучшем случае может сам принимать пищу и ходить в туалет. Но мышь одинаково далека от IQ 50 и IQ 150, мы просто не можем смоделировать на ней такую ситуацию.
«Палочкой-выручалочкой» для ученых стали плюрипотентные (стволовые) клетки, прорыва в изучении которых удалось достичь только в нашем веке. Речь, прежде всего, о работах японского ученого Синъя Яманака: он научился превращать практически любые клеток организма в стволовые клетки. А они уже при дифференцировке способны стать любыми клетками, из которых состоит тело взрослого человека.
В теории все выглядит следующим образом. Сначала из клеток пациента (чаще, клеток кожи) получают плюрипотентные стволовые клетки, их еще называют индуцированными. А затем – дифференцируют их, то есть, получают из них клетки нужного типа, на которых можно проводить любую исследовательскую работу. Причем, число таких объектов определяется скорее нуждами самого исследователя.
В будущем эту технологию рассматривают как источник необходимых донорских органов и тканей из собственного материала пациента (регенеративная медицина), но пока эта технология до такого уровня не доработана. А вот получать образцы для проведения исследований и испытаний потенциальных лекарств ученые уже научились и вовсю пользуются новым методом.
Показательный пример – прошлогодние результаты по поиску лекарств от гиперхолестериемии. Это одно из самых распространенных генетических заболеваний проявляется в аномально высоком уровне липидов (до 50 %) в крови пациента. Это ведет к тяжелейшим последствиям, прежде всего, для сердечнососудистой системы и довольно ранней смерти (даже при легких формах заболевания, большинство погибает в возрасте до сорока лет).
Также известно, что возникновение этой болезни во многих случаях вызвано мутацией генов, отвечающих за работу печени по захвату и метаболизму холестерина и других липидов из крови. Собственно, этот сбой в работе печени и является главной проблемой при гиперхолестериемии, в остальном организм пациентов работает нормально, а все иные симптом – вторичные, вызванные высоким уровнем липидов, а не влияющие на него.
– Лекарство, улучшающее работу этих ферментов в печени, искали как раз методом «полного перебора», - продолжил Вениамин Семенович. – Они имели достаточно времени и ресурсов для такой работы. Проблема была в объектах для опытов. Если вы имеете сотни тысяч каких-то соединений, которые вам надо протестировать, вам нужно соответствующее количество биологического материала. В данном случае – больные клетки, в которых данные ферменты неактивны. И на которых можно было бы смотреть: захватывают они липиды после введения очередного претендента на роль лекарства или нет.
Для решения этой задачи исследователи сделали относительно маленькую биопсию кожи нескольким пациентам, страдающим от этого заболевания. Затем – получили из нее плюрипотентные клетки этих людей, из которых после в чашке Петри вырастили клетки печени. Поскольку болезнь имеет генетические корни, клетки изначально были больными, не способными улавливать липиды. И стали, таким образом, отличным материалом для проведения «полного перебора» кандидатов на роль лекарства. Был найден ряд потенциально действенных соединений. И сегодня авторы исследования говорят о готовности приступить к клиническим испытаниям нового лекарства через пару лет.
Подобного рода работы сегодня проводят в лабораториях по всему миру, в том числе и сотрудники ФИЦ "Институт цитологии и генетики СО РАН". Конечно, процесс создания лекарств – дело очень небыстрое и крайне затратное (мы еще коснемся этой темы в третьей части цикла). Но уже сейчас эксперты прогнозируют, что использование индуцированных стволовых клеток на начальных этапах исследований снимет многие барьеры и в ближайшие годы можно ожидать прорыва в лечении многих тяжелых заболеваний.
Конечно, важным моментом является доступность таких лекарств и способность российской промышленности производить их, но это уже, скорее, вопросы экономические и политические. А с научной точки зрения – у нас уже есть (хоть и в очень малом количестве) научные центры, проводящие такие исследования. В том числе, в новосибирском Академгородке.
Наталья Тимакова, https://academcity.org/content/vyrastit-sebe-pacienta
Не так давно в ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» был представлен цикл презентаций «Как создаются современные лекарства». Поводом для выбора темы стали новые возможности, которые дало объединение «под крышей» одного Федерального исследовательского центра ведущего института СО РАН, занимающегося фундаментальными генетическими исследованиями, и двух НИИ медицинского профиля. Теперь в рамках одной организации стало возможным осуществление полного цикла создания лекарственного препарата, от компьютерных моделей до клинических испытаний и выпуска пробных партий готового препарата. О чем собственно и рассказали собравшимся (журналистам и студентам вузов Новосибирска) сотрудники ФИЦ ИЦиГ.
Сегодня путь на рынок для любого нового лекарства занимает много лет, а начинается он в научных лабораториях, где часто вместе работают молекулярные генетики и специалисты по биоинформатике.
Об этом этапе рассказала сотрудник лаборатории компьютерной протеомики Института цитологии и генетики Олька Сайк. А точнее – про поиск потенциальных генов-мишеней, перспективных для разработки новых лекарств с помощью анализа генных сетей.
В настоящее время медицине известно более 10 тысяч различных заболеваний и синдромов, от которых может страдать человек. В Госреестре зарегистрировано почти 40 тысяч лекарственных препаратов. И, тем не менее, для многих заболеваний существует только симптоматическое лечение (не устраняющее саму болезнь, а лишь ослабляющее ее воздействие), а уровень смертности населения остается высоким.
Не упрощают жизнь медикам и другие факторы: с годами многие бактерии и вирусы становятся устойчивыми к существующим лекарствам, сильнодействующие препараты имеют неприятные побочные свойства, а одновременный прием разных лекарств (при одновременном лечении разных болезней) может вести к новым осложнениям.
В этой ситуации требуются новые лекарства, более эффективные и в то же время безопасные, а еще лучше – персонализированные, учитывающие генетические особенности пациента. Ключевым этапом при их создании является правильный выбор фармакологической мишени, выбор белка, на который необходимо оказать химическое воздействие для предотвращения развития заболевания.
Сделать этот поиск более быстрым, эффективным и менее затратным позволяют методы биоинформатики, опирающиеся на анализ генных сетей.
– В начале прошлого века генетика исходила из парадигмы, что один ген определяет один фенотипический признак, - напомнила Ольга Сайк. – Но позднее ученые пришли к выводу, что отдельный признак обеспечивается функционированием группы взаимодействующих генов. К примеру, цвет глаз определяется группой из 5-10 генов. Так и возникла концепция генных сетей, каждая из которых определяет тот или иной признак организма. А сам ген при этом может быть включен в разные сети.
Анализ генных сетей, в частности, позволяет понять, каким образом воздействие вируса или мутации самого гена может приводить к развитию определенного заболевания. В качестве примера Ольга Сайк привела модель воздействия вируса гепатита С, ведущего к развитию цирроза печени. Известно, что белок вируса р56 может специфически активировать белок TLR4 в клетках печени человека. Также известно, что у людей, болеющих циррозом, уровень данного белка в печени значительно повышен. Далее, выстроив модель генной сети, в которой задействован пораженный вирусом ген, можно выделить гены-мишени, воздействие на которые позволит нейтрализовать негативный фактор.
Один из подходов предполагает выделение внутри сети отдельных кластеров, ответственных за те или иные процессы, затем выбирают те из них, что наиболее вовлечены в процесс развития заболевания (апоптоз клеток или наоборот – иммунный ответ и т.п.), после чего работают, в первую очередь, с ними. Затем внутри кластера ищут хабы (центральные вершины) – гены, через которые проходит больше всего связей внутри генной сети. Обычно это белки – регуляторные молекулы. Именно они и являются приоритетными генами-мишенями.
Дальнейший анализ позволяет также оценить риски развития у пациента побочного эффекта в результате воздействия на мишень лекарством. Ведь ген, выбранный мишенью, может участвовать во многих других процессах, в том числе, не связанных напрямую с заболеванием. И надо оценить, как это воздействие повлияет на другие процессы, в которые вовлечен ген. Исходя из этого, приоритет получают гены, которые имею меньше связей с иными биологическими процессами.
Звучит довольно просто, но на самом деле решение этой задачи занимает массу времени и сил. Ведь многие сети включают сотни генов и еще больше – регуляторных взаимодействий между ними. Для проведения всего этого объемного анализа разработан специальный математически аппарат. Изучая воздействие того же вируса гепатита С, сотрудники ИЦиГ выявили 900 белков человека, вовлеченных в этот процесс. А затем, проанализировав их работу в генных сетях, определили несколько потенциальных кандидатов в гены-мишени, причем, не только для лечения собственно гепатита С. Так, белок человека енолаза 1 (ENO1) может быть также мишенью для лекарств против воспаления легких, неходжкинской лимфомы и глиомы. И все же – это только первый (и не самый трудоемкий) этап на пути к новому лекарственному препарату.
Следующий шаг – компьютерное моделирование потенциальных ингибиторов: сначала строится модель белка-мишени, а затем подбирается химическое соединение, которое блокировало бы его работу. Более подробно об этой работе рассказал еще один сотрудник лаборатории компьютерной протеомики Никита Иванисенко.
– Если вы проанализируете, что вам выписывает терапевт, то вы увидите, что большинство лекарств – это низкомолекулярные соединения, - сказал он. – Фактически, задача молекулы лекарства – ингибировать конкретный белок (затормаживать или останавливать его работу), который ответственен за возникновение и развитие заболевания.
К примеру, установлено, что если удастся проингибировать (нарушить работу) белка протеаза ВИЧ-1, то сам вирус иммунодефицита человека также прекращает размножаться и поражать организм. Собственно, сегодня множество исследований по созданию лекарства против ВИЧ работают именно в этом направлении.
В описании такого рода исследований, ученые часто используют аналогию «ключ-замок». В ней белку отводится роль «ящика», который надо «открыть». «Замочной скважиной» в данном случае является некий сайт (место, через которое к нему может прикрепиться молекула лекарственного препарата).
И задачей ученых на данном этапе является смоделировать химическое соединение, которое смогло бы связаться с этим сайтом, создать «ключ» для этого уникального природного «замка».
Существует много способов подбора таких соединений, которые в фармацевтике классифицируют по двум подтипам. Это методы полного перебора (когда проверяются все возможные комбинации, а речь может идти о миллионах вариантов) и методы рационального подхода (когда сначала изучается устройство «замка», и на основе этого подбираются подобия «ключей»). Оба подхода сегодня широко используются в фармацевтике. Первый подход более понятен и методы поиска в его рамках хорошо отработаны, зато второй часто помогает значительно сэкономить ресурсы и время.
Каким же образом ученые изучают «замки» белков. Большой популярностью пользуется, в частности, метод рентгеноструктурного анализа. Для начала надо вырастить кристалл, который будет состоять из белка-мишени (что само по себе очень непростая задача). Затем проводится анализ дифракции рентгеновских лучей. И на его основе строится компьютерная модель белка-мишени, которая и предоставляет информацию об устройстве его «замка». Правда, в этой модели нет информации о том, какие части молекулы белка подвижны, а какие – нет. На этом этапе и начинается рациональный поиск «отмычки», с использованием компьютерных вычислений, таких как машинное обучение.
Как видно из описания, несмотря на то, что такой подход заметно сокращает число кандидатов на роль «отмычки», сам по себе он подразумевает решение сложных задач и привлечение для этого весьма компетентных специалистов. Поэтому, несмотря на очевидные «слабые места», методы полного перебора по-прежнему пользуются высокой популярностью у фармацевтических компаний.
Впрочем, формирование некоего списка кандидатов на роль нового лекарства – это лишь первый шаг. Далее в работу включаются исследователи другого профиля, о которых мы подробнее расскажем в следующих частях нашего мини-цикла.
Наталья Тимакова, https://academcity.org/content/v-poiskah-gena-misheni
Широкое разнообразие существующих лекарственных средств на прилавках аптек и агрессивное маркетинговое давление (реклама) со стороны фармацевтических компаний на рядовых потребителей вызывает трудности при выборе наиболее эффективных, безопасных и приемлемых по цене лекарственных препаратов.
В связи с этим, проблема распространения и обеспечения населения достоверной, надежной, качественной, объективной, независимой информацией для поддержки информированного принятия решений и улучшения здоровья населения является крайне актуальной.
Этот опрос проводится в рамках магистерской выпускной работы студентки Кафедры Фундаментальной и Клинической Фармакологии Института Фундаментальной Медицины и Биологии КФУ совместно с аффелированным центром в РТ Северного (Скандинавского) Центра Кокрейн НОЦ доказательной медицины «Кокрейн Россия», работающего на базе КФУ (http://russia.cochrane.org).
Команда клинических фармакологов КФУ работает с сетью международных экспертов в области основных лекарств, клинических руководств, политики здравоохранения на основе Кокрейновских доказательств с 2003 года. Мы вносим вклад в разработку систематических обзоров Кокрейновских групп по Инфекционным заболеваниям, Инсульту и Эпилепсии и ведем масштабный проект переводов кокрейновских обзоров на русский язык для широкой аудитории читателей.
