Юрин - Основы ксенобиологии - 2001 (947302), страница 43
Текст из файла (страница 43)
При дальнейших испытаниях проводится предварительная оценка безопасности отобранных ксенобиотиков. С учетом полученных результатов по фармакологической активности на более простых моделях последующая проверка ксенобиотиков проводится на животных. Ксенобиотики, у которых обнаружена нужная для пракгических целей активность, проходят испытания по полной программе, включая тестирование на основные н побочные 208 Регистрация известных соединений, ранее не испытанных иа БА Тестируемые химические со- единения Регистрация новых соединений Остраятоксичность иа моделях Теоретический про- гноз активности Рис.
11.1. Блок-схема биологических испытаний ксеиобиогиков (БА — биологическая активность, БА — биологически активные вещества) виды активности, оценку острых, хронических и отдаленных форм проявления биологических активностей. На первом этапе испытаний представляется целесообразным из потока тестируемых ксенобиотнков исключить из дальнейшей проверки токсические вешества и соединения, не представляющие по каким либо причинам в данный момент интереса.
При дальнейших испытаниях проводится предварительная оценка безопасности отобранных ксенобиотиков. С учетом полученных результатов по фармакологической активности на более простых моделях последуюшая проверка ксенобиатиков проводится на животных. Ксенобиотики, у которых обнаружена нужная для практических целей активность, проходят испьпания по полной программе, включая тестирование на основные и побочные виды активности, оценку острых, хронических и отдаленных форм проявления биологических активностей.
Разработка новых лекарственных средств, клинические испытания и опытное производство составляют последующие этапы в процессе создания лекарств. Схема прохождения тестируемых ксенобиотиков через систему, включающую тесты доорганического уровня и фармакологические тесты на животных, согласно изложенным положениям представлена на рис.11.2.
Токсич т Продукция Рис 11 2. Система биологических испытаний чужеродных соединений. КС вЂ” ксенобиотик Во многих случаях можно подобрать объект, ответная реакция которого будет наиболее специфической для определенного класса чужеродных соединений, несущего соответствующий вид биологической активности.
Такой датчик может быть вначале обучен на определенном классе известных химических соединений, а затем использован для классификации чужеродных соединений по степени сходства реакций биодатчика на вновь тестируемое химическое соединение и на вещества из обучающей выборки, т. е. путем обратного скрининга. Биологический объект, используемый в качестве датчика, как мы видели, может вообще не являться моделью тех клеток, субклеточных структур и молекулярных рецепторов, на которые в организме действует химическое соединение данного вида биологической активности.
Объект в этом случае выступает как чувствительный элемент прибора, осуществляющего индикацию чужеродного соединения и индификацию вида активности. Необходимо отметить, что следует различать специфические и неспецифические модели тест-объектов. Первые как раз и имеют четко выраженные молекулярные мишени-рецепторы (вспомним первый критерий), реагирующие на определенные химические соединения, т. е.
на определенные виды биологической активности. Однако неспецифическая модель является обязательным компонентом для классификации ксенобиотиков. С одной стороны, оказывается возможным различать химические соединения, обладающие разными видами активности на полностью неспецифической для этих видов активности модели. Так, разработана аппаратура и методика для регистрации 16 параметров реакции эритроцитов (параметры получены из кинетических изменений светопропускания, импеданса и рН суспензии эритроцитов) на воздействия химических соединений. При испытаниях таких разных по активности и химической природе веществ, как силитраны, тетрациклины, пенициллины, кортикостероиды, показано, что для каждого из классов этих веществ существует свой характерный портрет, выраженный в терминах 16 параметров (рис.11.3).
В этом случае один и тот же тест-объект используется в качестве эпиморфной модели н как элемент классифицирующей системы, работающей в режиме логического конструктора. Однако основным вариантом является, конечно, случай, когда предсказание биологической активности осуществляется через построение логической функции, элементами которой становятся реакции 21! Рис. 11.3. Диаграммы действия чужеродных химических соединений на суспензию эритроцитов: а — тетрациклин; б-метациклии гидрохлорид„а- окситетрациклин; к — морфоциклин; д — метандростенолон„е — металаидростеалон; яг- метнлтсстосгерон; з — феноболнн отдельных биодатчиков. Эти датчики являются одновременно эпиморфными моделями, позволяющими улавливать многие виды биологической активности на основе как эпнморфных соответствий, так и логических функций, полученных при обратном скрининге.
С другой стороны, использование неспецифической модели позволяет охарактеризовать дополнительный вид биологической активности химических соединений. Например, известно, что при многих заболеваниях значительная часть неспецифических общепатологических симптомов связана с появлением так называемых средних молекул (СМ) — вторичных эндогенных токсинов пептидной природы. Для вскрытия одного из путей патологического действия СМ была выбрана модель — клетка Ийейа, на которой было показано прямое неспецифическое мембранотропное действие СМ, обусловленное их поверхностной активностью.
Более того, на этой модели возможно предсказание очень широкого спектра биологической активности с классификацией веществ по их механизму действия (например, на ионную проницаемость, ионные токи, функционирование отдельных транспортных систем и т. д.). Вещества, представляющие по своим свойствам научный и практический интерес, проходят тестирование на безопасность. Объекты испытаний по-прежнему модельные, но оценке подлежат и такие виды опасного действия, как мутагенность, канцерогенность, эмбриотоксичность и др. 11.3.
Оценка первичной безопасности ксенобиотиков Рассмотрим, как можно решить одну из упомянутых целей биологического испытания — первичную оценку биологической безопасности ксенобиотика на субклеточном и тканевом уровнях в автоматизированном режиме. В этом случае система включает три подсистемы: информации, экспериментальную и управляюц~ю (рис. 11.4). Первая подсистема производит автоматизированный сбор, обработку полученных теоретических экспериментальных данных и формирует итоговый документ о биологической активности испытуемого ксенобиотика. Управляющая подсистема в соответствии с целями и задачами производит работы по последовательному переключению испытаний на соответствующую тест-систему, осуществляет смену и дозировку экспериментальных растворов, поддерживает заданный (временной) режим испытаний и т.
д. Основные события по выявлению биологической активности ксенобиотика разыгрываются в экспериментальной подсистеме, базирующейся на многоуровневом подборе тест- 213 объектов, позволяющих провести оценку токсических, мутагенных„ канцерогенных и других эффектов (см.
рис. 11.4). Примеры проведения испытаний в рамках системы первичной оценки безопасности ксенобиотиков приведены в табл. 11.1. Управляющие подсистемы Экспериментальные подсистемы Информационные подсистемы Регистрация стандарта Общая генерализованная реакция клетки Проницаемость Острая токсичность Токсичность для элементов генетической Блоки управления Процесс классификации системы Нейротоксичность Токсичность для поло- вых клеток Оценка тропности к тканям Рнс. 1 Б4. Автоматизированная система оценки первичной безопасности чужеродных соединений Регистрация и клас- сификация соедине- ний по структуре Классификация по физико-химическим свойствам Формирование паспорта чужеродного соединения Токсичность для клеток крови и иммунной сис- темы Сенсибилизирующая активность к физико- химическим факторам Табличка Л. 1 Примерный перечень тест-объектов и тест-реакций, используемыя в системе первичной оценки безопасности ксенобнотиков Биологическая активность Функциональное назначение (тест-реакция) Водоросли, бактерии, дрожжи Проницаемость Острая токсичность Сперматозоиды, яйце- клетки Токсичность для половых клеток Влияние на подвижность, деление Нейротоксичность Тканевая троп- ность Тетрахимена, бактерии„ эритроциты 215 Генерализирован- ная реакция кле- ток Токсичность для элементов генетической системы Токсичность для иммунной системы и клеток крови Сенсибилизирующая спосо%- ность Определение концентрации, при которой наблюдаются измене- ния формьь размеров клеток, отделы структур и т.д.
Кожа лягушки, стен ка желудка и стенка тонкого кишечника крысы, водоросли, эритроциты Определение скорости проникновения ксенобиотика, оценка изменений Бактерии, дрожжи, водоросли, эритроциты, лимфоциты Установление зависимости эффект-концентрация (доза)— время ((,О50, $-С50 ) Бактерии, дрожжи, вод оросли, клетки высшиж растений, дрозофила Определение тропности к ДНК, способность вызывать мутации Эритроциты, лимфоциты, альбумиты, сыворотка крови Установление концентрационно-временных эффектов, реакция антиген-антитело, бласгтрансформация лимфоцитов Моллюски, сннаптосомы мозга крысы, нервное волокно Выявление изменения электрофизиологических показателей (мембранный потенциал проводимости, потенциал действия) Дольки печени, полоски сердечной мышцы, эпителиальная ткань Установление сравнительной чувствительности различных тканей к повреждающему действию ксенобиотика Определение изменения чувствительности тест-объектов к нагреванию, световому излучению ит.
д. В последней тест-системе используются существующие блоки с дополнительным вводом физических факторов. Установление сочетанных эффектов позволяет прогнозировать результаты комбинированного действия ксенобиотика и физического фактора; выявить действие ксенобиотика, не проявляющегося в отсутствие физических факторов; подобрать комбинацию соединений, уменьшающих сенсибилизацию биологических объектов по отношению к физическим факторам; использовать полученную информацию для повышения надежности прогноза и т. д.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
