Привлечение инвестиций в научно-исследовательскую деятельность в сфере биофармацевтики и создание новых лекарств на основе простагландинов от неизлечимых сейчас болезней — основное направление стартапа Gurus BioPharm, резидента ИЦ «Сколково». Об истории компании, возникшей в 2011 году, ее продуктах и инвестициях в биомедицинские инновации «Инвест-Форсайту» рассказал один из основателей проекта Игорь Тетерин.

История стартапа

Игорь Тетерин

Стартап Gurus BioPharm юридически был образован в 2011 году Игорем Тетериным и Игорем Любимовым . Они поставили перед собой две главные цели, которые должен решать стартап. Это налаживание механизма коммерциализации отечественных проектов в области биофармацевтики и оказание помощи людям с хроническими и неизлечимыми заболеваниями посредством разработки высокоэффективных лекарств.

Первый опыт ведения собственного бизнеса у Игоря Тетерина появился в 2005 году после увольнения с позиции директора по маркетингу из организации «Адам» (дистрибьютора глубокой заморозки продуктов питания), когда пришла идея по созданию фирмы «Гурус». Изначально его новоиспеченная организация занималась сопровождением сделок по купле и продаже небольших предприятий и привлечением инвестиций для развивающихся и перспективных производств. Позже в ее сфере интересов появились бизнес-проекты для фармацевтической отрасли по оценке инновационных молекул, исследования в области маркетинга этого сегмента рынка, due diligence (независимая оценка объекта инвестирования).

Игорь Любимов, ныне генеральный директор Gurus BioPharm, до создания компании строил свою научно-исследовательскую карьеру в государственном НИИ, работал на высоких позициях в инвестиционных организациях в сфере развития биомедицинских технологических решений и фармацевтики.

В конце 2010 года они объединились в одну команду. Однако первые инвестиции в их стартап были привлечены лишь в 2014 году — получены $800 000 на конкурсной основе от Минпромторга РФ для доклинических исследований инновационного лекарства GUR-801, корректирующего когнитивные нарушения. После этого развернулась полноценная деятельность и бурное развитие компании. Уже через год, в 2015 году, Gurus BioPharm привлек от Минобрнауки РФ $700 000 на доклинические исследования лекарственного средства от астмы GUR-501, основу которого составляют простагландины. Этот проект поддержан ведущими пульмонологами России.

Сейчас в группу «Гурус» входят венчурный биомедицинский фонд «Гурус БиоВенче», научно-исследовательская лаборатория ООО «Гурус БиоФарм» и технологическое подразделение ООО «Нокси Лаб». Разрабатывается около 10 проектов.

Принципы работы компании

Научно-исследовательские мероприятия проходят на арендованных площадях в ИЦ «Сколково». Все процедуры проводятся на современном оборудовании, которое было приобретено самостоятельно. В штате компании трудится около 10 постоянных сотрудников, в основном химики и биологи. Gurus BioPharm работает по двум направлениям: разработка лекарственных препаратов и создание косметологических средств. Для справки: такая исследовательская деятельность лицензированию не подлежит, но выпуск лекарственных препаратов должен лицензироваться.

Разработка фармакологической продукции производится в несколько этапов. Изначально любой проект инновационного препарата проходит различные экспертизы и комплекс первичных исследований (по токсикологии, механизму воздействия, специфической активности и другим параметрам) в лаборатории Gurus BioPharm. Этот этап длится от 6 до 12 месяцев. Если перспективность проекта доказана, он попадает в портфель инвестиционного фонда «Гурус БиоВенче». Фонд на данном этапе развития обслуживает только проекты аффилированной исследовательской лаборатории. Далее начинается поиск частных инвесторов, участие в государственных конкурсах. Вся разработка патентуется как в России, так и за рубежом. Примерная общая стоимость получения патентов в США, Японии, Австралии, ЕС, Бразилии равна 1,5 млн рублей. Изначально при небольшом количестве проектов патентами и регистрацией товарных знаков занимались сотрудники «Сколково», однако потом потребовался собственный специалист, так как регистрация прав на технологию в некоторых государствах может происходить до нескольких лет.

Следующий этап — доклинические исследования. Он заключается в проверке работы молекул препарата на клеточном уровне (в пробирках), их испытаниях на животных и прочие мероприятия. Это сложная стадия, которая может длиться более 5 лет. Если доклинические исследования подтвердили эффективность лекарства, его безопасность, начинаются клинические исследования на людях (бывает 2 фазы таких мероприятий).

Gurus BioPharm после завершения 1 или 2 фазы клинических испытаний продает проект лекарственного средства международным или отечественным фармакологическим компаниям, которые занимаются уже регистрацией и выпуском лекарственной продукции.

Доклинические исследования первых двух лекарств оценивались в 88 млн рублей. Из этой суммы 22 млн рублей — собственные средства группы «Гурус» и частные инвестиции от партнеров по предшествующими бизнесу основателей, остальная часть — государственное финансирование. По словам Игоря Тетерина, именно привлечение инвестиций на этой фазе разработки биофармацевтических продуктов является самым сложным, так как инвесторы неохотно вкладывают средства в продукт, эффективность которого еще не доказана. Количество в России таких инвесторов можно сосчитать на пальцах.

Второе направления деятельности — создание высокоэффективных косметологических средств. Однако схема работы по этому направлению отличается — регистрацией готового продукта, его выпуском и реализацией на отечественном рынке. Именно это направление будет приносить в ближайшей перспективе доход организации.

Имеющиеся проекты

Сейчас ведется разработка 5 инновационных лекарственных препаратов, которые призваны излечить или скорректировать такие заболевания, как астма, болезнь Паркинсона, критическая ишемия конечностей, хроническая обструктивная болезнь лёгких, эректильная дисфункция. Разработки по последним трем недугам находятся на начальной стадии. Лекарство от астмы GUR-501 уже готово к клиническим исследованиям на людях.

Также сейчас проводится проверка безопасности косметики, направленной на антивозрастное восстановление кожи и ее обновление после хирургической косметологии.

Уже разработаны высокоэффективные косметические средства для стимуляции роста волос ресниц, головы и бровей, которые прошли процедуру регистрации продукта, клинические испытания на людях и запускаются в продажу. Целевая аудитория широкая — средствами могут пользоваться как мужчины, так и женщины разных возрастных категорий.

Продукты будут реализовываться в разрабатываемом интернет-магазине. Сейчас также создается маркетинговый отдел, который будет заниматься продвижением (интернет-маркетинг, публикации в СМИ, участие в семинарах и конференциях) и продажами продуктов. После обкатки бизнес-процессов будет проводиться работа с врачами для популяризации косметики. По словам Игоря Тетерина, в планах Gurus BioPharm — возможный выход на международные рынки, так как пробные продажи уже показали положительную динамику и спрос.

Об инвестициях в биофармацевтические разработки

Проекты создания инновационных лекарственных препаратов и медицинской техники — слишком сложные, капиталоемкие и непонятные для многих частных инвесторов, но в то же время такие инновации являются лидерами по доходности. Индекс доходности биомедицинских стартапов, по данным Thomson Reuters — VC Index, показал доходность 540% в период 2010—2015 гг. По словам Игоря Тетерина, от входа в проект до успешного выхода может понадобиться не один миллион долларов: в среднем до 5 лет ожидания и крепкие нервы, чтобы пережить возможные риски. В западных странах затраты намного выше — десятки миллионов долларов, а сроки и риски — примерно те же. Ежегодно просматривается рост интереса инвестиционных компаний в подобные проекты.

Рациональная разработка новых лекарств в индустрии, в свою очередь, облегчается, когда фундаментальная биохимическая природа нормальных и болезненных процессов более широко, хотя и не полностью, изучена в академических лабораториях и становится понятной

В большинстве случаев новые лекарства создаются в промышленных, а не в академических лабораториях. Эти два процесса дополняют один другой, так как отличаются разными подходами к решению одной и той же проблемы. Сотрудники академических лабораторий часто с большим интересом используют открытия ученых индустриальных центров в качестве инструмента при выяснении основных механизмов действия препаратов. Открытия в области индустрии вносят большой вклад в фундаментальные исследования в области фармакологии: так были открыты механизмы действия, например, таких препаратов, как ацетилсалициловая кислота, циметидин. Рациональная разработка новых лекарств в индустрии, в свою очередь, облегчается, когда фундаментальная биохимическая природа нормальных и болезненных процессов более широко, хотя и не полностью, изучена в академических лабораториях и становится понятной. Например, создание блокаторов гистаминовых рецепторов зависело от познания того, что гистамин высвобождается в организме и служит медиатором при развитии крапивницы, сенной лихорадки, а также участвует в нормальной секреции кислоты в желудке. Эффективность аллопуринола при подагре могла быть предсказана благодаря установленным путям синтеза в организме мочевой кислоты.

Исцеление человека от рака , весьма вероятно, станет возможным, если станут известны детали биохимических процессов в злокачественных и интактных клетках, а не вследствие эмпирического тестирования десятков тысяч химических веществ, взятых случайно или потому, что они имеют отношение к существующим относительно неселективным и неэффективным противораковым препаратам. Лекарственные вещества тестируются на животных, у которых рак вызывают искусственно, или на линиях животных, которые были выведены специально для получения этого заболевания с высокой частотой, а также на культурах ткани (хотя в этих условиях клетки приобретают новые свойства). Чаще всего цель исследований в фармацевтической промышленности может быть сформулирована просто: создание прибыльных лекарств . Для того чтобы препарат стал прибыльным, он должен быть и полезным и безопасным, а эти его качества в конечном итоге оцениваются клиницистом. Задача фармаколога заключается в предсказании этих свойств по экспериментальным данным на животных с учетом ограничений, возможностей факультетов и их сотрудников. Эта задача должна быть выполнена таким образом, чтобы была сведена к минимуму возможность пропуска полезного лекарственного вещества; другими словами, скринирующие программы должны быть эффективными. Было отмечено, что создатели лекарств пытаются ограничиться «подделками», для того «чтобы ввести в заблуждение» организм больного; и в этом имеется доля истины. Наибольшие трудности экспериментальной фармакологии заключаются в такой организации экспериментов на животных, чтобы можно было собрать максимальное количество информации при использовании относительно малого числа животных и чтобы эта информация имела отношение к человеческой физиологии и патологии. Например, особенно трудно спланировать эксперименты на животных для тестирования лекарств, если их возможная эффективность направлена на коррекцию психических нарушений у человека, но относительно легко при изучении антикоагулянтных эффектов, так как тромбоциты у животных и человека имеют сходные механизмы и определить способность свертывания крови несложно.

Разработка лекарств

Лекарственные вещества можно планировать ; эта цель может быть достигнута довольно часто. Различают четыре принципиальных подхода к разработке лекарственных веществ.

1. Синтез аналогов или антагонистов естественных гормонов, аутакоидов или медиаторных субстанций, или молекул, изменяющих изученные биохимические процессы, позволяет создать принципиально новые средства, оказывающие терапевтическое действие, например блокаторы Н2-гистаминовых рецепторов, дофаминовые агонисты и антагонисты, блокаторы кальциевых каналов и простагландины. Продуктивность такого подхода к решению проблемы создания новых эффективных лекарств служит веским аргументом в пользу необходимости проведения фундаментальных научных исследований и всесторонней их поддержки со стороны общества. Только понимание сущности процессов, происходящих в здоровом организме, и их нарушение при заболевании позволяет решить вопрос о путях воздействия на организм для достижения здоровья и счастья человечества (тот факт, что вполне серьезные попытки изучения могут ни к чему не привести, лишь обосновывает необходимость дальнейших и более совершенных исследований, а не отказ от них или прекращение их).
2. Изменение структуру известных лекарств, вероятно, позволит создать массу препаратов, обладающих сходными свойствами, но принципиально не отличающихся друг от друга. Однако модификация молекулы, произведенная целенаправленно, может привести к изменениям в структуре столь важным, что это позволяет устранить в лекарстве одни свойства и придать ему совершенно новую активность, что приводит к созданию принципиально новых лекарственных средств, например сульфаниламидов (противобактериальные), производных сульфомочевины (гипогликемические), тиазидных соединений (диуретики), диакарба (ингибитор карбоангидразы), ацетазоламида, применяемого при глаукоме. Все они происходят от первых сульфаниламидов, синтезированных в 30-е годы.
3. Рандомизированный скрининг. Принципиально новые химические вещества, синтезированные или полученные из природных источников, подвергаются скринирующему исследованию на животных с помощь набора тестов, предназначенных для выполнения интересующих исследователя эффектов. Подобный скрининг в настоящее время представляет собой очень сложное исследование.
4. Выявление новых свойств у лекарств, уже применяющихся в клинике, в результате тщательного обследования и наблюдения за их действием на различные системы организма. Например, таким образом было установлено гипотензивное свойство бета-адреноблокаторов, противотромботическая активность у ацетилсалициловой кислоты.

Процесс создания нового лекарства

Процесс создания нового лекарства можно представить следующим образом. A. Идея или гипотеза. Б. Синтез веществ. B. Исследования на животных [разные (мыши, крысы, морские свинки, кролики, кошки, собаки, обезьяны) при исследовании разных веществ]. I. Фармакология. 1. Свойство, лежащее в основе предполагаемого терапевтического действия. 2. Другие виды действия: классификация по основным физиологическим системам. 3. Взаимодействие с другими лекарственными средствами, с которыми в дальнейшем возможно сочетанное использование (эти исследования можно проводить на последних этапах изучения). 4. Фармакокинетика: токсикологические исследования не могут проводиться в достаточной степени удовлетворительно без данных о фармакокинетике вещества в организме тех видов животных, на которых проводят изучение токсичности. II. Токсикологические методы исследования. 1. Однократное введение дозы (острая токсичность). 2. Повторное введение вещества (подострая, промежуточная и хроническая токсичность). 3. Обычные исследования по токсичности: а) по крайней мере, используют два вида млекопитающих (только один из них относится к грызунам); б) по крайней мере, два разных пути введения, из них один, которым предполагается пользоваться при лечении человека; в) регистрация признаков проявления токсичности с изучением механизма развития смерти; определяют характер поражения (органов-мишеней), т. е. недостаточно указать, что доза, в 10 раз большая той, что предложена для лечения больного, не вызывала повреждения в организме животных. 4. Продолжительность исследований при повторном введении препарата: 5. Изучение токсичности на животных при повторном введении лекарственного вещества обычно подразделяют на два периода: кратковременный (2-4 нед), при котором получают ориентировочную информацию для планирования дальнейших опытов, и длительный: а) применение трех доз: малая, близкая к предполагаемой терапевтической у человека, максимальная для выявления предполагаемой токсичности и промежуточная; б) если лекарственное вещество представляет собой предшественник (пролекарство), т.е. в исходном виде инертно и требуется, чтобы оно подверглось метаболическим превращениям в организме для перехода в активную форму, то необходимо, чтобы у каждого вида экспериментальных животных также было установлено его превращение в активную форму; в) препарат следует вводить животным в течение 7 дней. В прошлом, однако, это происходило по-другому. Очевидно, некоторым фирмам было удобно принять в качестве примера для подражания 5-дневную рабочую неделю для человека как вполне подходящую для проведения экспериментов на животных той же продолжительности; г) контролируемые исследования (мониторинг) на животных должны включать в себя следующее: определение объема потребляемого корма, массы тела, изменения поведенческих реакций и состояния, исследование крови, биохимические показатели и анализ мочи (для определения функции органа), а также другой контроль, в частности визуальный за соответствующими особенностями данного препарата либо за его приемом животными; д) всем животным, погибшим во время исследования, необходимо произвести аутопсию (следует помнить о необходимости предупреждения каннибализма животных), так как это чревато потерей потенциально ценных данных; е) по завершении периода исследования всех животных забивают, а их органы подвергают гистологическим исследованиям; перечень тканей, необходимых для проведения исследования (в Великобритании), составляет 30 наименований; ж) существуют исключения для большинства или для всего перечисленного выше; например, практически невозможно изучить такой терапевтический эффект, как развитие гипогликемии, так как она может быть вызвана применением очень высокой дозы препарата; не всегда возможно изучить токсические изменения в органах-мишенях. III. Специальные токсикологические методы исследования. 1. Мутагенность. Бактериологические тесты на мутагенность позволяют определить очаг мутации (парные в генах-регуляторах и повреждения клеточных макромолекул). Их требуется проводить всегда. Недостаточно подвергать микроорганизмы воздействию препаратов только в условиях in vitro, так как в организме животных или человека могут образовываться метаболиты лекарственного вещества, обладающие мутагенными свойствами. Необходимы тесты, разработанные на животных, например внутрибрюшинное введение микроорганизмов.2. Проведения исследований на канцерогенность не требуется до начала ранних фаз испытания на человеке, если только отсутствуют серьезные основания предполагать вероятность канцерогенного действия препарата: например, при исследовании на мутагенность получен положительный результат, структура препарата и его метаболитов у человека позволяет предположить его канцерогенность или гистопатологические изменения в органах, полученные при изучении хронической токсичности, заставляют подозревать вероятность мутаций. Если предполагается, что человек будет получать лекарственное средство более года, тогда в эксперименте исследование на канцерогенность должно проводиться в полном объеме (на протяжении почти всей жизни животного). Изучение канцерогенности (онкогенности) включает в себя: а) исследования на двух видах животных с установленной низкой частотой развития спонтанных опухолей; б) получение необходимых данных о метаболизме лекарственного средства; в) использование трех доз: высокой, но с учетом минимального токсического воздействия; низкой, превосходящей терапевтическую (фармакологически эффективная доза) в 2-3 приема; промежуточную (средняя геометрическая между высокой и низкой дозами); г) продолжительность исследования у крыс – 24 мес (и дополнительно в течение 6 мес для оценки результатов), у мышей и хомяков – 18 мес, т. е. на протяжении большего периода их жизни. По мере продолжительности исследования повышается ценность животных, так как их падеж при эпидемиях или по другим причинам, не имеющим отношения к проводимому исследованию, вызывает необходимость повторного изучения; это может на многие годы затянуть программу испытаний на безопасность препарата; д) после завершения тестов, согласно имеющимся инструкциям (в Великобритании), должно быть проведено гистологическое исследование 30 видов тканей организма; однако этот список неисчерпаем и следует принимать во внимание особые обстоятельства, возникающие при исследовании; е) определение: новообразованием (опухолью) считают популяцию патологических клеток с неконтролируемой обычно повышенной пролиферативной активностью и с другими менее четкими морфологическими и функциональными изменениями; они развиваются независимо от фактора, индуцировавшего их возникновение (за исключением индуцированных вирусом опухолей); злокачественная опухоль проникает в окружающие ткани и/или метастазирует; ж) интерпретация полученных результатов; самым достоверным методом, доказывающим опасность изучения канцерогенности вещества для человека, является эпидемиологическое исследование; несмотря на то что большинство веществ, канцерогенных для человека, оказались канцерогенными и для животных, все же неизвестно, насколько вещества, канцерогенные для животных, канцерогенны и для человека. «Экстраполяция на человека данных, полученных в эксперименте, – трудная, а иногда и произвольная процедура…»

«Вероятность риска канцерогенности у человека увеличивается, если обнаруживают большой размер злокачественных опухолей, распространяющихся на специфические ткани, при этом животное получало исследуемое вещество тем же путем, каким его получает и человек, а доза вещества равна или меньше той, что вызывает минимальную токсичность. При прочих обстоятельствах исследуемое вещество считается слабым канцерогеном, и риск его применения сопоставляется с его ценностью в качестве лечебного средства». з) существует настоятельная необходимость в разработке кратковременных тестов для определения канцерогенности исследуемого вещества. Это важно не только потому, что позволит удешевить исследования, но и ускорит их выполнение до начала введения препарата человеку. Однако доступные в настоящее время кратковременные методы исследования на мутагенность не могут заменить официально требуемое изучение канцерогенности на животных в том объеме, который позволит установить потенциальную канцерогенность препарата. Положительные результаты, полученные при кратковременном исследовании, всегда требуют проведения исследования в полном, официально требуемом объеме. Если же результаты кратковременных наблюдений были отрицательными и препарат не проявил мутагенных свойств, это не исключает необходимости выявления его канцерогенности по полной программе. Может возникнуть вопрос: почему новое соединение можно назначить человеку до завершения требуемых полных по объему исследований на канцерогенность. Ответы бывают следующими: опыты на животных имеют неопределенное предсказательное значение, обязательное завершение полных исследований на канцерогенность сделало бы разработку социально желаемого препарата до чрезвычайности дорогостоящей и даже привело бы к риску прекращения его разработки. Это могло бы задержать разработку полезного лекарственного препарата, а в то же время все возрастающее число тестов было бы проведено с веществами, которые в конечном итоге были бы запрещены по каким-либо другим причинам. Все это может представляться кому-то правильным или неправильным, но такова проблема, существующая в действительности.

IV. Влияние на репродуктивные процессы. Проводится с целью определения токсического воздействия на: мужские и женские гаметы; внутриматочный гомеостаз; эмбриогенез; плод; метаболизм в организме матери, что приводит к поражению плода; рост и развитие матки; роды; постнатальное развитие, сосательный рефлекс новорожденного и лактацию; отдаленные эффекты у потомства, например на поведение, генеративную функцию; последующее поколение. При изучении некоторых эффектов необходимо проведение эксперимента не менее чем на двух видах животных (например, при исследовании эмбриотоксичности), в других случаях достаточно одного вида (например, при определении влияния на перинатальное развитие, плодовитость). Как правило, при проведении эксперимента используют три дозы. Исследования фармакокинетики следует проводить на беременных животных, а концентрацию лекарственного вещества определяют как в организме самки, так и ее плода. Результаты аутопсии и гистологического исследования, предусмотренных при изучении влияния на репродуктивную функцию, служат основным документом при лабораторных исследованиях.

Этические вопросы использования животных при создании лекарств

Многие исследования проводятся на анестезированных животных, забитых «гуманными» методами, или на изолированных органах животных. Однако в настоящее время не существует другой модели, в которой сочетались бы взаимозависимость системы функционирования различных органов и метаболизм с образованием биологически активных продуктов превращения. Серьезные сомнения могут возникать в отношении токсикологических опытов, причиняющих животному много страданий. Все они будут совершенно неоправданными, если в результате не будут получены данные, полезные для человека. Во многих отношениях функции животных сходны с таковыми у человека, однако существуют и заметные различия.

Статистическая значимость

Если предполагается, что один метод лечения эффективнее другого, то для того, чтобы выяснить истину (в этом только кажущаяся странность), следует начать с проверки гипотезы о том, что методы в равной степени эффективны или же неэффективны. В этом случае можно говорить о гипотезе отсутствия различия (нулевая гипотеза). Так, если лечение проводилось в двух разных группах больных (сравнение между больными) или если каждый больной прошел курс лечения каждым из препаратов (сравнение на тех же больных) и при этом было обнаружено, что один из методов лечения эффективнее другого, то необходимо установить, действительно ли полученная разница обусловлена преимуществом одного метода перед другим. Статистический тест на достоверность показывает, как часто различие в величинах могло бы быть обусловлено случайностью (случайные воздействия), если в реальности отсутствует различие между методами лечения. Если же результаты теста таковы, что полученное статистическое различие все же маловероятно, так как в действительности оно отсутствует, то врач может самостоятельно решить вопрос о том, чему следует доверять, или по крайней мере поступить так, как если бы было установлено реальное преимущество одного из методов, и признать это в практической деятельности. Различия могут быть статистически достоверными, но клинически не имеющими большого значения.

Тест на статистическую достоверность в клиническом исследовании

В равной мере выявление различий может показать их отсутствие в эффективности двух методов лечения, хотя все же имеется шанс, что в действительности оно все же существует. При правильно спланированном клиническом исследовании возможно вычислить вероятность того, можно ли не заметить реального различия при определенной его величине после завершения данного объема исследований. В клинической практике следует иметь в виду, что если результаты теста на статистическую достоверность правильности «нулевой гипотезы» свидетельствуют об отсутствии различий между методами лечения только в пяти случаях при 100-кратном проведении эксперимента, то такое различие можно принять за достаточное доказательство того, что «нулевая гипотеза», по всей вероятности, неправомочна (но не невозможна), тогда как на самом деле реальное различие между методами лечения имеется. Такой уровень вероятности в терапевтических испытаниях выражается как статистически значимые различия или значимые при 5% уровне, или при р=0,05 (р означает процент, разделенный на 100, т. е. случайная пропорция).Статистическая значимость просто означает небольшую вероятность отсутствия разницы в эффективности двух методов лечения. Если при проведении математического анализа обнаруживают, что гипотеза отсутствия различий верна для наблюдаемых отклонений или еще более выраженных только однажды при 100-кратном повторении эксперимента, обычно считают, что полученные результаты статистически высокодостоверны при 1% уровне, или при р=0,01. Статистические тесты не представляют собой доказательства преимуществ того или иного метода, так как они свидетельствуют только о вероятности. Клиницист имеет право признать результаты испытания правильными при их статистической значимости (р=0,05), если у него есть достаточно доказанное теоретическое обоснование для того, чтобы ожидать подобный результат. В то же время врач может отказаться признать вывод, полученный на основании анализа, если он теоретически невозможен либо противоречит его клиническому опыту, несмотря на то что различие окажется статистически высокозначимым (р=0,001). И это будет благоразумным. Важно не оказаться в «тисках» статистических показателей, но не менее важно избежать игнорирования очевидных данных. Статистику можно определить как комплекс методов для принятия мудрого решения перед лицом неопределенности. Правильно используемый статистический анализ – очень ценный инструмент для совершенствования методов лечения. Многие исследователи считают, что статистически значимые результаты исследования – это все, что необходимо получить (редакторы стараются публиковать результаты испытаний со статистически значимыми и отвергают со статистически незначимыми различиями, так как исследования при отсутствии различий кажутся им неинтересными). Это неверно. Следует оценивать ошибки терапевтических экспериментов двух типов. I тип – выявление различий в эффективности методов лечения, хотя в действительности они отсутствуют; II тип – различие не выявлено, тогда как в действительности оно есть, причем настолько выражено, что у врачей возникает вопрос: чем оно вызвано? Клиницисту следует решить также вопрос о том, принимает ли он ошибку II типа и с каким уровнем вероятности, если он должен использовать данные исследований для лечения больных. Таким образом, только указание на статистическую значимость различия в эффективности двух методов лечения не может дать ответ на вопрос о выборе наиболее эффективного из них. Например, результаты исследований свидетельствуют о том, что статистическая достоверность различий отсутствует. Это означает, что сравниваемые между собой величины не имеют при данных условиях различий, но при других условиях, например при увеличении числа наблюдений, статистическая достоверность могла бы приобрести большую значимость, т. е. вероятность стать статистически значимым, что служит интересам клиницистов, так как позволяет доказать преимущество метода, который представляется более ценным. Отсутствие статистической достоверности различий по-разному интерпретируется в зависимости от числа обследованных больных, например 50 или 500. При увеличении числа наблюдений вероятность достоверности увеличивается. При небольшом числе такая возможность значительно меньше, хотя может быть важна клинически, несмотря на то, что изменение регистрируемого показателя реакции на лечение само по себе невелико. Статистически недостоверный результат можно интерпретировать как не имеющий клинического значения, если, по данным сообщения, доверительный интервал между полученными результатами о различии методов лечения узкий. Клинические испытания предусматривают измерение таких показателей, как боль, отеки, АД, частота приступов болей в сердце. Указание на 95% доверительный интервал для средних значений различия между двумя методами лечения означает: а) совместимость наименьших и наибольших истинных значений конкретных данных (например, эффективность метода лечения) при 5% уровне достоверности; б) диапазон, внутри которого с определенностью (95%) находятся истинные или действительно важные значения, например, разницы эффективности метода лечения. Доверительные интервалы свидетельствуют о точности проведенного исследования, а их большой диапазон – о недостаточной информативности независимо от достоверности или недостоверности зарегистрированного различия. Он предупреждает не придавать большого значения или доверия результатам небольших по объему исследований. Доверительные интервалы особенно полезны при интерпретации данных таких исследований, так как они указывают на степень неопределенности полученных результатов, например при определении разницы между двумя средними величинами (имеется или отсутствует статистическое различие). Использование средних данных в сочетании с доверительным интервалом позволяет получить правильную оценку. Так, например, если разница в эффективности двух методов лечения статистически недостоверна, а доверительный интервал для средних значений широк, то подобное различие совместимо с правомочностью «нулевой гипотезы», т. е. отсутствует реальное различие между методами лечения или частота существенного нежелательного или основного положительного эффекта, что представляется очень важным. Такая ситуация возникает лишь при небольшом числе наблюдений, ее можно избежать, если только заранее рассчитать минимальное число наблюдений, необходимое для установления с высокой вероятностью полезного эффекта, ранее определенного клиницистом, либо его отсутствие. Результаты исследования, не позволяющие прийти к определенному заключению, бесполезны и неэтичны, так как создают риск для больных, занимают у специалистов время и требуют неоправданных финансовых затрат. Спланированное исследование должно быть информативным (иметь адекватную «силу»), например, обеспечить по крайней мере 80% шанса выявления желаемого эффекта при узком доверительном интервале и 5% статистической достоверности (р=0,05). Бесполезно начинать исследования с шансом обеспечить установление цели, стоящей перед исследователями менее чем в 50% случаев, т. е. если его предсказательная «сила» слишком мала. Однако такие небольшие по объему исследования проводятся нередко, а их результаты публикуются без указания доверительных интервалов, варьирующих показателей средних, которые обнаружили бы их несостоятельность. При проведении исследований отчет должен содержать определенные сведения.

1. Наблюдаемое различие эффективности лечения в двух группах статистически недостоверно (р>0,05), но этот результат совместим (95% доверительный интервал) с существующим реальным различием в широком диапазоне: от +30 до – 20% (т. е. при почти одинаковой величине значений противоположного знака); широкий диапазон разброса свидетельствует о том, что результаты исследований оказались бесполезными, так как не только диапазон колебаний в различии эффекта широк, но и полученные значения в различии эффекта неотличимы от нуля («крутятся» вокруг нуля).
2. Наблюдаемое различие между группами, получающими разное лечение, статистически достоверно (р<0,05), но результат совместим с существующими различиями от 2 до 35% (в одном и том же направлении); при таком широком диапазоне различий можно не получить объективной оценки, так как клинически полезные различия в эффекте могут устанавливаться только в пределах 20%.

Если же диапазон колебаний узкий, например 30-38% и значения выше клинически необходимой минимальной величины (20%), что признается клинически важным и статистически значимым, то можно признать, что получена надежная информация, которую следует признать ценной (если она будет подтверждена данными других исследований) для обоснования рекомендаций по лечению больных. Если все сообщения в журналах сопровождались подобной информацией о статистической достоверности и доверительных интервалах, в литературе было бы меньше бесполезных и даже дезориентирующих сведений по терапевтическим испытаниям, так как редакторы отказывали бы в публикации материалов, не содержащих ценных сведений по оценке самих авторов.

Объем терапевтического исследования, число участников

До начала терапевтического исследования необходимо решить вопрос о времени его прекращения. Необходимое число больных, участвующих в нем, зависит от различий, принимаемых за клинически важные, которые следует стремиться установить заранее. Если исследователь может предварительно определить желаемое различие в эффективности лечения (как если бы он уже завершил испытание и обсуждает важность полученных результатов), то можно подсчитать число больных, необходимое для того, чтобы получить клинически значимое различие, если в действительности оно реально может существовать. Это получило название концепции разрешающей способности (силы) клинического исследования (возможность определения статистически значимого различия в пользу более подходящего метода лечения, когда различия равны или превышают клинически полезные, в которых заинтересованы врачи). Очевидно, что такой подсчет следует произвести до начала испытания, а не после его завершения, когда выявится, что его разрешающая способность слишком мала и что испытание оказалось бесполезным. Излишняя уверенность в возможности определения очень малых различий способна привести к необходимости проведения невероятно больших по объему исследований. Часто необходимо идти на компромисс, принимая во внимание имеющееся в распоряжении исследователей число больных (что обычно завышается), выполнимость задач и реальную оценку действительно имеющего клиническое значение различия. Клиницист, намеренный использовать в терапевтических исследованиях фиксированную группу больных, обычно для решения вопроса о необходимом числе участников прибегает к консультации статистика. Такая оценка может оказаться правильной, если врач сообщит статистику о величине различий, которое ему интересно определить, и о том допустимом риске, который связан с ошибками I и II типов, т. е. ошибками анализа результатов, выражающихся в признании различия, когда оно отсутствует (I тип), и к его невыявлению, когда оно существует (II тип). Результат такого подсчета обычно вызывает у клинициста шок, так как он имеет очень смутное представление об этом и обычно полон энтузиазма в отношении ожидаемого лечебного эффекта. Он начинает в таких случаях говорить о своем желании на самом деле определить «любое» различие, хотя бы и небольшое, что будет «вполне доказано», чтобы принять его за реально существующее. Однако то, что врачу может показаться вполне умеренными требованиями, на самом деле приводит к необходимости включить в испытание невероятно большое число больных. Два момента будут вполне достаточны. Если летальность составляет 20% (например, при столбняке в некоторых регионах мира), то в испытании должно участвовать около 1000 больных (подобные исследования проводились). Исследование, в котором будет с 5% достоверностью установлено преимущество одного из методов лечения (при этом эффективность последнего увеличивается с 75 до 85%), должно быть проведено на 500 участниках; в этом случае его разрешающая способность составит 80%. Ясно, что чем большее различие ожидается, тем меньше потребуется больных, участвующих в исследовании, а чем меньше ожидаемое различие, тем число их больше (эти расчеты с очевидностью показывают, почему контролируемые методы оценки лечебного эффекта лекарственных препаратов все чаще привлекают внимание исследователей). Четко проведенное исследование, позволяющее получить умеренную степень вероятности того, что его результаты подтверждаются другими исследователями, следует предпочесть исследованию, целью которого служит определение эффективности метода лечения с абсолютной надежностью. Подобное исследование или критерий неудач из-за скуки и других человеческих слабостей обеспечит получение результатов, когда испытуемое лекарственное средство уже устареет. Обычно спланированное исследование проводится с периодическим статистическим анализом (еженедельным или ежемесячным), и как только получают статистически достоверные различия в эффективности лечения, его можно считать завершенным. Однако, к сожалению, невозможно проводить лечение одновременно и периодически проводить статистическую обработку получаемых результатов с целью установить «как идут дела» или для того, чтобы прервать исследование, когда разница в результатах станет достоверной. Испытание должно быть завершено с точки зрения не только оценки результатов, но и во времени, так как ситуация может изменяться, в связи с чем могут изменяться и статистические данные; поэтому краткосрочные исследования могут быть дезориентирующими и не соответствовать истинности сравниваемых средств. Подтверждение результатов другими исследователями необходимо для прогресса не только терапии, но и науки вообще. Неразумно, достигнув недостаточного уровня статистической значимости различия (например, р-0,06), стремиться получить согласованный уровень статистической значимости (например, р=0,05) с помощью небольшого увеличения числа больных, включенных в исследования, надеясь на то, что это позволит получить р=0,05 или менее. Не следует умышленно пользоваться таким приемом для получения достоверного различия. Только возможности самих методов лечения должны быть единственными факторами, обусловливающими получение определенных результатов. Однако это лишь теоретические рассуждения, а практически нет исследователя, который в течение многих месяцев лечил бы больных, не удостоверившись в том, что происходит в наблюдаемых группах с точки зрения статистических методов оценки, и который не испытал бы при этом влияния результатов статистического анализа на принятие решения о целесообразности окончания или продолжения исследования. Строго говоря, это не согласуется со статистическими принципами, но, без сомнения, такое поведение клиницистов еще наблюдается. Это наводит на мысль о том, что самым простым решением было бы оставить все как есть, а большинство опубликованных значений мысленно признать за удвоенную величину (по сравнению с тем, что есть на самом деле). Единственной совершенно этичной и обоснованной альтернативой такому положению было бы привлечение к исследованиям квалифицированного статистика, который смог бы еженедельно подвергать данные компьютеризованному анализу для последовательного планирования. Последовательное планирование. Этот вид планирования был введен в практику в связи с очевидной необходимостью дополнительной коррекции плана исследований, которая позволила бы продолжить или прекратить их при получении статистически достоверных результатов либо при нежелательности дальнейшего их проведения. Существенная особенность такого планирования заключается в том, что испытание ограничивают заранее определенным временем, тогда как исследователю, согласно результатам, полученным к определенному моменту, следовало бы самому решать, что этот момент наступил (немногие из них могут удержаться от самостоятельного выбора момента, когда различие статистически значимо, что неизбежно приводит к получению с большой частотой положительных результатов). Метод последовательного анализа позволяет продолжить испытания, но он не лишен недостатков: например, в избранный момент необходимо получить один определенный конечный результат, хотя при многих испытаниях, например при оценке противоревматических средств, требуется оценка многих показателей. Был найден компромиссный вариант между испытанием на фиксированной группе больных и испытанием с последовательным планированием. Это позволяет проводить формальный статистический анализ в несколько заранее определенных этапов и принимать решение о продолжении или прекращении исследования. Проведение таких промежуточных анализов уменьшает статистическую достоверность, но несущественно, если их производить меньше четырех раз на протяжении длительного периода (поскольку промежуточный анализ проводят с учетом более высокого, избыточного уровня ошибки I типа, поэтому общий риск ее, принятый при планировании, к окончанию испытаний не увеличивается). Такое модифицированное последовательное планирование отражает реальные условия практической медицины и обеспечивает разумное сочетание требований статистики и медицины.Консультация статистика при планировании исследования необходима, так как по его завершении она уже не может повысить его разрешающую возможность. Тест значимости различий обоснованно может быть применен только к эксперименту, в котором единственной переменной, систематически различающейся в группах, служит эффект изучаемого препарата. Погрешности при отборе больных, их группировке, обследовании и оценке наблюдаемых под влиянием лечения изменений важнейших показателей приводят к бессмысленности статистической обработки результатов. Статистическая обработка старых историй болезни чаще ведет к заблуждениям, чем приносит пользу, и не имеет научного значения.

Чувствительность клинических методов исследований

К сожалению, клинические исследования не относятся к настолько чувствительным методам, как того хотелось бы клиницистам. Клинические испытания, в которых сравнивают показатель смертности в группах с соотношением 1:3 или более, высокодостоверны, но при разнице в соотношении менее 2:3 эффективность препаратов устанавливается с большим трудом. Эти суммарные соотношения очень важны, и все организаторы клинических исследований должны их учитывать. В связи с этим наиболее частая ошибка заключается в попытке провести исследование, при котором разница в смертности в двух сравниваемых группах не будет превышать 2:3.

Совершенно очевидно, что результаты одного исследования редко позволяют получить окончательный ответ на поставленный врачами вопрос. Подтверждающие результаты, полученные исследователями других центров, играют основную роль в установлении действительной эффективности лекарственных средств. Если при проведении исследования в многочисленных группах результаты варьируют, то пытаются собрать все материалы вместе и подвергнуть данные соответствующей статистической обработке (но нельзя просто суммировать группы). Обобщенный анализ может оказаться поучительным. Однако при этом избранные для анализа результаты должны быть высокого качества, а с обобщенными результатами следует обращаться с осторожностью.

Процесс начинается с получения нового химического состава. Субстанции с комплексной структурой могут быть получены из различных источников, таких как растения (сердечные гликозиды), ткани животных (гепарин), микробные культуры (пенициллин), человеческие клетки (урокиназа), средствами генной инженерии (человеческий инсулин). Человек все глубже проникает в структурно-функциональные взаимосвязи, поиск новых агентов становится более сфокусированным.

Преклиническое тестирование

Преклиническое тестирование собирает информацию о биологических эффектах новых субстанций. Начальный скрининг проводится в биохимико-фармакологических исследованиях или экспериментах на клеточных культурах, изолированных клетках и изолированных органах. Так как эти модели не способны полностью воспроизвести весь комплекс биологических процессов в интактном организме, любое потенциальное лекарство должно быть тестировано на животных. Только опыты на животных могут ответить на вопрос. появляются ли желательные эффекты в нетоксичных или малотоксичных дозах.

Исследование токсичности призвано оценить:

• токсичность при кратковременном и длительном применении,
• возможность генетических повреждений (генотоксичность, мутагенность),
• возможность развития опухолей (онко- и канцерогенность),
• возможность рождения больного плода (тератогенность).

На животных исследуемые соединения испытываются также на поглощение, распределение, метаболизм, и выделение (фармакокинетика). Даже на уровне преклинических исследований отсеивается подавляющее большинство потенциальных лекарственных соединений и остаются только отдельные из них.

Клиническое тестирование

Фаза I

В этой фазе проводится исследование новых препаратов на здоровых лицах с целью определить, наблюдаются ли у человека эффекты, обнаруженные в тестах на животных, выявить взаимоотношения между дозой и эффектом.

Фаза II

Потенциальный новый препарат апробируется на избранных пациентах для определения терапевтической эффективности при заболевании, для которого он предназначен. Положительное действие должно быть явным, а нежелательные эффекты приемлемо малы.

Фаза III

В этой фазе к исследованию привлекаются большие группы пациентов с помощью которых исследуемое лекарство сравнивается со стандартным лечением по исходам терапии.

Как форма испытаний на людях, такие клинические испытания являются субъектом рассмотрения и одобрения этическими комитетами в соответствии с Хельсинской, Токийской и Венецианской декларациями. В процессе клинических испытаний многие новые лекарства лекарства признаются негодными к применению. В конечном итоге, остается только одно лекарство из примерно 10000 вновь полученных субстанций.

Решение одобрить новое препарат принимает национальный регулирующий орган (в России – Фармкомитет МЗ РФ). Заявители (фармацевтические компании) представляют в регулирующий орган полный комплект документации преклинических и клинических испытаний в которых полученные данные об эффективности и безопасности удовлетворяют установленным требованиям и предполагаемую форму выпуска продукта (таблетки, капсулы и т.д.)

После получения одобрения новое лекарство может продаваться под торговой маркой и, таким образом. становится доступным для назначения врачами и продажи в аптеках.

Параллельно идет разработка технологического процесса производства лекарственного средства, требований к качеству, методов анализа.

Процесс разработки лекарств и подготовки к производству лекарственных средств обычно продолжается 5 – 8 лет.

Фаза IV

По мере распространения препарата за ним продолжается наблюдение. Окончательное суждение о соотношении польза-риск нового лекарства может быть сделано только на основании долговременного опыта его применения. Таким образом, определяется терапевтическая ценность нового лекарственного препарата.

Наше мнение

Путь нового лекарства от исследовательской лаборатории до аптечного прилавка долог и требует вложения колоссальных средств. Вот почему глупо говорить о тотальном импортозамещении в фарминдустрии. Если, конечно, речь не идет о незаконном и полузаконном копировании чужих разработок или бесконечном производстве устаревших препаратов.

Как создаются лекарства и вакцины? Сколько человек работает над каждым препаратом? Как убеждаются, что лекарство подействует?

Об этом нам рассказали старший научный сотрудник Института иммунологии ФМБА России, кандидат биологических наук Марина Абрамова и исполнительный директор Ассоциации организаций по клиническим исследованиям Светлана Завидова.

Вакцина от гриппа

Поговорим о создании лекарств на примере вакцины от гриппа, разработкой которой занималась наш эксперт Марина Абрамова.

Вакцин от гриппа создано много и разных. Есть «живые», в них входит цельный живой вирус, только ослабленный. Есть вакцины с частями вируса, с удалённым генетическим материалом этого микроорганизма… Но у всех у них – свои недостатки, поэтому работа над созданием всё более безопасной вакцины продолжается.

Наши учёные смогли выделить с поверхности вируса белки, на которые реагируют защитные силы нашего организма. Встретившись с такими белками, иммунная система человека их изучит, запомнит и, когда в организм попадёт полноценный живой вирус гриппа, сразу распознает «врага» и мобилизует все силы, чтобы не дать ему там запустить болезнь.

Чем меньше кусочек вируса, который используется в вакцине, тем легче человек переносит прививку. Но в то же время этот маленький кусочек хуже распознаётся иммунной системой. Значит, в вакцину надо добавить ещё такое вещество, которое помогло бы организму распознать белок вируса и выработать на него антитела – клетки, уничтожающие «врагов» организма.

Началась работа. С поверхности вируса выделили белки, которые помогают ему проникать в наши клетки, очистили их от всего ненужного: от оболочек, генетического материала, от других белков… При этом надо было добиться того, чтобы желаемый результат получался не только раз от раза и в пробирке, а постоянно. Несколько десятков человек работали над созданием вакцины около трёх лет. Забраковано было больше половины идей и предложений. А вообще неперспективные решения отсеиваются на всех этапах создания лекарственного препарата или вакцины. До потребителя может дойти лишь 1% разработок.

Безопасность прежде всего

Но вот лекарство или вакцина созданы, и начинается многоэтапная система их испытаний. Надо проверить препарат:

• на острую токсичность, то есть не отравишься ли им;
• на хроническую токсичность – не возникнет ли отравление, если лекарство принимать долго;
• на репродуктивную токсичность – не повлияет ли лекарство или вакцина на здоровье потомства.

Сначала испытания идут на животных. Для каждого типа исследований предназначены свои зверьки, потому что каждый зверёк чуть более чувствителен к какому-то действию препарата. Не возникнет ли аллергия, проверяют на морских свинках. Не поднимется ли после прививки температура – на кроликах. Не отравит ли лекарство, проверяют на мышах. Но мыши не болеют гриппом, поэтому, введя им препарат от этой инфекции, нельзя понять, защитит он от болезни или нет. Зато гриппом болеют хорьки. Их можно привить, а потом заразить и посмотреть, разовьётся болезнь или нет.
На все эти проверки безопасности нового лекарства или новой вакцины уходит в среднем от 2 до 5 лет.

Четыре фазы

Дальше идут клинические исследования с участием людей. Они могут длиться от 2 до 10 лет, в среднем – 5 лет. Тут время зависит от того, насколько распространена болезнь, препарат от которой испытывается, как быстро можно набрать необходимое число больных добровольцев.

Но сначала исследования идут на небольших группах здоровых людей , чтобы посмотреть, как лекарство будет переноситься организмом, не принесёт ли оно вред. Обычно число здоровых добровольцев – 20–100 человек.

Вторая фаза исследований – больные люди. Как правило, это от 100 до 500 пациентов. Во время этой фазы подбираются дозировки, отрабатывается схема приёма препарата, оценивается его эффективность.

Третья фаза – самая массовая. В ней могут принимать участие до 10 тысяч человек из разных стран. Без международных исследований невозможно вывести препарат на мировой рынок.

И четвёртая фаза – препарат продолжает исследоваться во время регистрации и после выхода на рынок. Изучение не прекращается, так как могут возникнуть отсроченные эффекты; смотрят взаимодействие с другими лекарствами; после того как препарат или вакцина получают разрешение на применение у взрослых, начинаются исследования с участием детей.

По подсчётам Американской ассоциации производителей фармпрепаратов, разработка нового лекарства обходится сегодня фармкомпаниям в 1,8–2,4 млрд долларов! Неудивительно, что новые оригинальные препараты появляются нечасто.

Вопросы этики

Все исследования лекарств и вакцин ведутся по специальным протоколам, под контролем Совета по этике при Минздраве РФ и локальных комитетов по этике, созданных при лечебных учреждениях. Больница, имеющая право их проводить, должна получить аккредитацию на этот вид деятельности.
Проводятся исследования, как правило, слепым методом: ни сами больные, ни их лечащие врачи не знают, что получает доброволец: «пустышку» или новую разработку. Исследования нельзя проводить с участием людей «подневольных» – заключённых, военнослужащих, детей-сирот. Все добровольцы подписывают согласие на исследование.

Иногда можно услышать такую точку зрения, что привлекать к исследованиям детей аморально. Но ведь детей надо лечить современными препаратами, а для этого нужно понять, как эти препараты на них действуют.

Кстати, и взрослые пациенты, и родители больных детей редко отказываются от участия в клинических исследованиях новых лекарств, если им это предлагают их лечащие врачи. Потому что понимают, что получат новый препарат бесплатно, что будут всё время исследования находиться под пристальным наблюдением высококвалифицированных врачей.

Ещё одна страшилка обывателей, что Россия – полигон для испытаний новых зарубежных лекарств. Это не так. Во‑первых, при любом исследовании риск сводится до минимума, при неблагоприятном эффекте приём нового препарата сразу отменяется. А во‑вторых, например, в 2015 году в России на 1 млн человек приходилось всего 2 международных исследования, а в Бельгии на тот же миллион – 46, в Швейцарии – 39, в Израиле – 34,8… Объём нашего участия в международных исследованиях новых лекарств – всего 1%.

20 лет даётся фармакологической компании, разработавшей новое оригинальное лекарство, на то, чтобы вернуть свои миллиарды, потраченные на создание препарата. Это время она единолично выпускает его на международном рынке. А потом любая фармкомпания может выпустить дженерик – взять то же действующее вещество, что и у оригинального препарата, и сделать своё лекарство, которое получится намного дешевле, поскольку для выпуска дженерика не надо проводить таких тщательных и долгих исследований.

Статья дает базовое представление о том, как в современном мире создаются лекарства. Рассмотрены история драг-дизайна, основные понятия, термины и технологии, применяющиеся в этой сфере. Особое внимание уделено роли вычислительной техники в этом наукоемком процессе. Описаны методы поиска и валидации биологических мишеней для лекарственных препаратов, высокопроизводительный скрининг, процессы клинических и доклинических испытаний лекарств а также применение компьютерных алгоритмов.

Драг-дизайн: история

Индустрия направленного конструирования новых лекарственных препаратов, или, как этот процесс называют, калькируя с английского за неимением такого же короткого и удобного русского термина, драг-дизайн (drug - лекарственный препарат, design - проектирование, конструирование) - сравнительно молодая дисциплина, но все же не настолько молодая, как это принято считать .

Рисунок 1. Пауль Эрлих, впервые выдвинувший гипотезу о существовании хеморецепторов и их возможного использования в медицине.

Национальная библиотека медицины США

К концу девятнадцатого века химия достигла значительной степени зрелости. Была открыта таблица Менделеева, разработана теория химической валентности, теория кислот и оснований, теория ароматических соединений. Этот несомненный прогресс дал толчок и медицине. Новые химические продукты - синтетические краски, производные смол, начали использоваться в медицине для дифференциального окрашивания биологических тканей. В 1872–1874 годах в Страсбурге, в лаборатории известного анатома Вильгельма Валдеера, студент-медик Пауль Эрлих (рис. 1), изучавший селективную окраску тканей, впервые выдвинул гипотезу о существовании хеморецепторов - специальных тканевых структур, специфически взаимодействующих с химическими веществами, и постулировал возможность использования этого феномена в терапии различных заболеваний. Позже, в 1905 году, эта концепция была расширена Дж. Лэнгли, предложившим модель рецептора как генератора внутриклеточных биологических импульсов, который активируется агонистами и инактивируется антагонистами.

Этот момент можно считать рождением хемотерапии и новым витком в фармакологии, и в 20-м веке это привело к беспрецедентному успеху в клинической медицине. Одним из самых громких достижений фармакологической промышленности 20-го века можно по праву назвать пенициллин, антибиотик, открытый в 1929 году Александром Флемингом и исследованный впоследствии Чейном и Флори. Пенициллин, обладающий антибактериальным действием, сослужил человечеству незаменимую службу в годы Второй мировой войны, сохранив жизни миллионам раненых.

Пораженные успехом пенициллина, многие фармацевтические компании открыли собственные микробиологические подразделения, возлагая на них надежды по открытию новых антибиотиков и других лекарств. Последовавшие успехи биохимии привели к тому, что стало возможным теоретически предсказывать удачные мишени для терапевтического воздействия, а также модификации химических структур лекарств, дающих новые соединения с новыми свойствами. Так, антибиотик сульфаниламид в результате ряда исследований дал начало целым семействам гипогликемических, диуретических и антигипертензивных препаратов. Драг-дизайн поднялся на качественно новый уровень, когда разработка новых лекарственных соединений стала не просто плодом работы воображения химиков, а результатом научного диалога между биологами и химиками.

Новый прорыв был связан с развитием молекулярной биологии, позволившей привлечь к разработкам информацию о геноме, клонировать гены, кодирующие терапевтически важные биологические мишени и экспрессировать их белковые продукты.

Завершение ознаменовавшего начало нового тысячелетия проекта «геном человека», в результате которого была прочитана полная информация, содержащаяся в ДНК человека, явилось настоящим триумфом раздела биологической науки, получившей название «геномика». Геномика дает совершенно новый подход к поиску новых терапевтически важных мишеней, позволяя искать их непосредственно в нуклеотидном тексте генома.

Геном человека содержит 12000–14000 генов, кодирующих секретируемые белки. На данный момент в фармацевтической промышленности используется не более 500 мишеней. Существуют исследования, говорящие, что многие заболевания являются «мультифакторными», то есть обуславливаются дисфункцией не одного белка или гена, а 5–10 связанных между собой белков и кодирующих их генов. Исходя из этих соображений можно заключить, что количество исследуемых мишеней должно увеличиться минимум в 5 раз.

Биохимическая классификация исследуемых в настоящее время биологических мишеней и их численное соотношение представлены на рисунке 2. Особо следует отметить, что бóльшую (>60%) долю рецепторов составляют мембранные G-белок сопряженные рецепторы (GPCR , G-protein coupled receptors ), а суммарный объем продаж лекарств, направленных на взаимодействие с ними, равняется 65 млрд. долл. ежегодно, и продолжает расти.

Основные понятия

Рисунок 3. Три типа влияния лигандов на клеточный ответ: увеличение ответа (положительный агонгист ), постоянство ответа, но конкурирование за связывании с другими лигандами (нейтральный агонист ) и уменьшение ответа (антагонист ).

Основные понятия, используемые в драг-дизайне - это мишень и лекарство . Мишень - это макромолекулярная биологическая структура, предположительно связанная с определенной функцией, нарушение которой приводит к заболеванию и на которую необходимо совершить определенное воздействие. Наиболее часто встречающиеся мишени - это рецепторы и ферменты. Лекарство - это химическое соединение (как правило, низкомолекулярное), специфически взаимодействующее с мишенью и тем или иным образом модифицирующее клеточный ответ, создаваемый мишенью.

Если в качестве мишени выступает рецептор, то лекарство будет, скорее всего, его лигандом, то есть соединением, специфическим образом взаимодействующим с активным сайтом рецептора. В отсутствие лиганда рецептор характеризуется собственным уровнем клеточного ответа - так называемой базальной активностью.

По типу модификации клеточного ответа лиганды делят на три группы (рис. 3):

1. Агонисты увеличивают клеточный ответ.
2. Нейтральные агонисты связываются с рецептором, но не изменяют клеточный ответ по сравнению с базальным уровнем.
3. Обратные агонисты, или антагонисты понижают клеточный ответ.

Степень взаимодействия лиганда с мишенью измеряют аффинностью, или сродством. Аффинность равна концентрации лиганда, при которой половина мишеней связана с лигандом. Биологической же характеристикой лиганда является его активность, то есть та концентрация лиганда, при которой клеточный ответ равен половине максимального.

Определение и валидация мишени

Один из самых ранних и самых важных этапов драг-дизайна - выбрать правильную мишень, воздействуя на которую можно специфическим образом регулировать одни биохимические процессы, по возможности не затрагивая при этом другие. Однако, как уже было сказано, такое не всегда возможно: далеко не все заболевания являются следствием дисфункции только одного белка или гена.

С наступлением постгеномной эры, определение мишеней происходит с использованием методов сравнительной и функциональной геномики. На основании филогенетического анализа в геноме человека выявляются гены, родственные генам, функции чьих белковых продуктов уже известны, и эти гены могут быть клонированы для дальнейшего исследования.

Однако мишени, чьи функции определены лишь гипотетически, не могут служить отправной точкой для дальнейших исследований. Необходима многоступенчатая экспериментальная валидация, в результате которой может быть понята конкретная биологическая функция мишени применительно к фенотипическим проявлениям исследуемой болезни.

Существует несколько методов экспериментальной валидации мишеней:

• геномные методы заключаются в подавлении синтеза мишени в тестовой системе путем получения мутантов с генным нокаутом (в которых ген мишени попросту отсутствует) или использования РНК-антисмысловых последовательностей, «выключающих» тот или иной ген;
• мишени можно инактивировать с помощью моноклональных антител или облучая мишень, модифицированную хромофором, лазерным излучением;
• мишени можно инактивировать с помощью низкомолекулярных лигандов-ингибиторов;
• также можно непосредственно производить валидацию мишени, устанавливая ее взаимодействие с тем или иным соединением методом плазмонного резонанса.

Уровень валидации мишени повышается с числом модельных животных (специальных генетических линий лабораторных животных), в которых модификация мишени приводит к желаемому фенотипическому проявлению. Высшим уровнем валидации является, несомненно, демонстрация того, что модификация мишени (например, блокирование или нокаут рецептора или ингибирование фермента) приводит к клинически идентифицируемым и воспроизводимым симптомам у человека, однако, понятно, такое можно наблюдать достаточно редко.

Кроме того, при выборе мишени не следует забывать о таком явлении, как полиморфизм - то есть о том, что ген может существовать в разных изоформах у разных популяций или рас людей, что приведет к разному эффекту лекарства на разных больных.

Когда мишень уже найдена и проверена на валидность, начинаются непосредственные исследования, результатом которых являются многочисленные структуры химических соединений, лишь немногим из которых суждено стать лекарствами.

Исследование всех возможных с химической точки зрения лигандов («химическое пространство») невозможно: простая прикидка показывает, что возможно не менее 10 40 различных лигандов, в то время как с момента возникновения вселенной прошло лишь ~10 17 секунд. Поэтому на возможную структуру лигандов накладывается ряд ограничений, который существенно сужает химическое пространство (оставляя его, тем не менее, совершенно необъятным). В частности, для сужения химического пространства накладываются условия подобия лекарству (drug-likeness ), которые в простом случае можно выразить правилом пяти Липинского, согласно которому соединение, чтобы «быть похожим» на лекарство, должно:

• иметь менее пяти атомов-доноров водородной связи;
• обладать молекулярным весом менее 500;
• иметь липофильность (log P - коэффициент распределения вещества на границе раздела вода-октанол) менее 5;
• иметь суммарно не более 10 атомов азота и кислорода (грубая оценка количества акцепторов водородной связи).

В качестве стартового набора лигандов, исследуемых на способность связываться с мишенью, обычно используют так называемые библиотеки соединений, либо поставляемые на коммерческой основе специализирующимися на этом компаниями, либо содержащиеся в арсенале фармацевтической компании, проводящей разработку нового лекарства или заказавшей его у сторонней фирмы. Такие библиотеки содержат тысячи и миллионы соединений. Этого, конечно, совершенно недостаточно для тестирования всех возможных вариантов, но этого, как правило, и не требуется. Задачей на этом этапе исследования является выявление соединений, способных после дальнейшей модификации, оптимизации и тестирования дать «кандидат» - соединение, предназначенное для тестирования на животных (доклинические исследования) и на людях (клинические исследования).

Этот этап осуществляется с помощью высокопроизводительного скрининга (in vitro ) или его компьютерного (in silico ) анализа - высокопроизводительного докинга.

Комбинаторная химия и высокопроизводительный скрининг

Скринингом называется оптимизированная конвейеризованная процедура, в результате которой большое количество химических соединений (>10 000) проверяется на аффинность или активность по отношению к специальной тестовой (имитирующей биологическую) системе. По производительности различают разные виды скрининга:

• низкопроизводительный (10000–50000 образцов);
• среднепроизводительный (50000–100000 образцов);
• высокопроизводительный (100000–5000000+ образцов).

Для скрининга как для «промышленной» процедуры очень критична эффективность, стоимость и время, потраченное на операцию. Как правило, скрининг производится на роботизированных установках, способных работать в круглосуточном и круглогодичном режиме (рис. 4).

Рисунок 4. Аппаратура, используемая для высокопроизводительного скрининга. А - Роботизированная пипетка, в автоматическом высокопроизводительном режиме наносящая образцы тестируемых соединений в плашку с системой для скрининга. Типичное количество углублений на плашке - тысячи. Объем системы в одной лунке - микролитры. Объем вносимого образца - нанолитры. Б - Установка для высокопроизводительного скрининга и считывания флуоресцентного сигнала Mark II Scarina. Работает с плашками, содержащими 2048 углублений (NanoCarrier). Полностью автоматическая (работает в круглосуточном режиме). Производительность - более 100 000 лунок (образцов) в день.

Принцип скрининга достаточно прост: в плашки, содержащие тестовую систему (например, иммобилизованная мишень или специальным образом модифицированные целые клетки), робот раскапывает из пипетки исследуемые вещества (или смесь веществ), следуя заданной программе. Причем на одной плашке могут находиться тысячи «лунок» с тестовой системой, и объем такой лунки может быть очень мал, так же как и объем вносимой пробы (микро- или даже нанолитры).

Потом происходит считывание данных с плашки, говорящее о том, в какой лунке обнаружена биологическая активность, а в какой - нет. В зависимости от используемой технологии детектор может считывать радиоактивный сигнал, флюоресценцию (если система построена с использованием флуоресцентных белков), биолюминесценцию (если используется люциферин-люциферазная система или ее аналоги), поляризацию излучения и многие другие параметры.

Обычно в результате скрининга количество тестируемых соединений сокращается на 3–4 порядка. Соединения, для которых в процессе скрининга выявлена активность выше заданного значения, называются прототипами. Однако следует понимать, что такие «удачи» еще очень и очень далеки от конечного лекарства. Лишь те из них, которые сохраняют свою активность в модельных системах и удовлетворяют целому ряду критериев, дают предшественников лекарств, которые используются для дальнейших исследований.

Как уже было сказано, даже библиотеки, содержащие более миллиона соединений, не в состоянии представить все возможное химическое пространство лигандов. Поэтому при проведении скрининга можно выбрать две различные стратегии: диверсификационный скрининг и сфокусированный скрининг . Различие между ними заключается в составе используемых библиотек соединений: в диверсификационном варианте используют как можно более непохожие друг на друга лиганды с целью охватить как можно большую область химического пространства, при сфокусированном же, наоборот, используют библиотеки родственных соединений, полученных методами комбинаторной химии, что позволяет, зная приблизительную структуру лиганда, выбрать более оптимальный его вариант. Здравый смысл подсказывает, что в масштабном проекте по созданию нового лекарственного препарата следует использовать оба этих подхода последовательно - сначала диверсификационный, с целью определения максимально различных классов удачных соединений, а потом - сфокусированный, с целью оптимизации структуры этих соединений и получения рабочих прототипов.

Если для мишени известно так называемое биологическое пространство, то есть какие-либо характеристики лигандов (размер, гидрофобность и т.д.), которые могут с ней связываться, то при составлении библиотеки тестируемых соединений выбирают лиганды, попадающие в «пересечение» биологического и химического пространств, так как это заведомо повышает эффективность процедуры.

Структуры прототипов, полученные в результате скрининга, далее подвергаются разнообразным оптимизациям, проводимым в современных исследованиях, как правило, в тесном сотрудничестве между различными группами исследователей: молекулярными биологами, фармакологами, моделистами и медицинскими химиками (рис. 5).

Рисунок 5. Фармакологический цикл. Группа молекулярной биологии отвечает за получение мутантных мишеней, группа фармакологии - за измерение данных по активности и аффинности синтезированных лигандов на мишенях дикого типа и мутантных, группа моделирования - за построение моделей мишеней, предсказание их мутаций и предсказание структур лигандов, группа медицинской химии - за синтез лигандов.

С каждым оборотом такого «фармакологического цикла» прототип приближается к предшественнику и затем к кандидату, который уже тестируется непосредственно на животных (доклинические испытания) и на людях - в процессе клинических испытаний.

Таким образом, роль скрининга заключается в существенном сокращении (на несколько порядков) выборки прототипов (рис. 6).

Рисунок 6. Роль высокопроизводительного скрининга в разработке нового лекарственного препарата. Скрининг, будь то его лабораторный (in vitro ) или компьютерный (in silico ) вариант, - главная и наиболее ресурсоемкая процедура по выбору стартовых структур лекарств (прототипов) из библиотек доступных соединений. Выходные данные скрининга часто являются отправной точкой для дальнейшего процесса разработки лекарства.

Клинические исследования

Медицина - это область, в которой ни в коем случае не следует спешить. В особенности, если речь идет о разработке новых лекарственных препаратов. Достаточно вспомнить историю с препаратом Талидамидом, разработанным в конце 50-х в Германии, применение которого беременными женщинами приводило к рождению детей с врожденными пороками конечностей, вплоть до их полного отсутствия. Этот побочный эффект не был вовремя выявлен во время клинических исследований в силу недостаточно тщательного и аккуратного тестирования.

Поэтому в настоящее время процедура тестирования лекарств достаточно сложна, дорога и требует значительного времени (2–7 лет тестирования в клинике и от 100 миллионов долларов на одно соединение-кандидат, см. рис. 7).

Рисунок 7. Процесс разработки нового лекарства занимает от 5 до 16 лет. Затраты на клиническое тестирование одного соединения-кандидата составляют более 100 миллионов долларов США. Суммарная стоимость разработки, с учетом препаратов, не достигших рынка, часто превышает 1 миллиард долларов.

Прежде всего, еще до поступления в клинику, препараты исследуются на токсичность и канцерогенность, причем исследования должны проводиться, кроме систем in vitro , как минимум на двух видах лабораторных животных. Токсичные препараты, само собой, в клинику не попадают, за исключением тех случаев, когда они предназначены для терапии особо тяжелых заболеваний и не имеют пока менее токсичных аналогов.

Кроме того, препараты подвергаются фармакокинетическим исследованиям, то есть тестируются на такие физиологические и биохимические характеристики, как поглощение, распределение, метаболизм и выведение (по-английски обозначается аббревиатурой ADME - Absorption, Distribution, Metabolism and Extraction ). Биодоступность, например, является подхарактеристикой введения препарата в организм, характеризующая степень потери им биологических свойств при введении в организм. Так, инсулин, принимаемый перорально (через рот), имеет низкую биодоступность, так как, будучи белком, расщепляется желудочными ферментами. Поэтому инсулин вводят либо подкожно, либо внутримышечно. По этой же причине часто разрабатывают препараты, действующие аналогично своим природным прототипам, но имеющие небелковую природу.

Юридически процесс клинических исследований новых препаратов имеет очень много нюансов, так как они требуют огромного количества сопроводительной документации (в сумме несколько тысяч страниц), разрешений, сертификаций и т.д. Кроме того, многие формальные процедуры сильно разнятся в разных странах в силу различного законодательства. Поэтому, для решения этих многочисленных вопросов, существуют специальные компании, принимающие от крупных фармацевтических компаний заказ на проведение клинических испытаний и перенаправляющие их в конкретные клиники, сопровождая весь процесс полной документацией и следя, чтобы никакие формальности не были нарушены.

Роль вычислительной техники в драг-дизайне

В настоящее время в драг-дизайне, как и в большинстве других наукоемких областей, продолжает увеличиваться роль вычислительной техники. Следует сразу оговорить, что современный уровень развития компьютерных методик не позволяет разработать новый лекарственный препарат, используя только компьютеры. Основные преимущества, которые дают вычислительные методы в данном случае - это сокращение времени выпуска нового лекарства на рынок и снижение стоимости разработки.

Основные компьютерные методы, используемые в драг-дизайне, это:

• молекулярное моделирование (ММ);
• виртуальный скрининг;
• дизайн новых лекарственных препаратов de novo ;
• оценка свойств «подобия лекарству»;
• моделирование связывания лиганд-мишень.

Методы ММ, основывающиеся на структуре лиганда

В случае, если ничего не известно про трехмерную структуру мишени (что случается достаточно часто), прибегают к методикам создания новых соединений исходя из информации о структуре уже известных лигандов и данных по их активности.

Подход основывается на общепринятой в химии и биологии парадигме, гласящей, что структура определяет свойства. Основываясь на анализе корреляций между структурой известных соединений и их свойствами, можно предсказать структуру нового соединения, обладающего желаемыми свойствами (или же, наоборот, для известной структуры предсказать свойства). Причем, этот подход используется как при модификации известных структур с целью улучшения их свойств, так и при поиске новых соединений используя скрининг библиотек соединений.

Методы определения похожести молекул (или методы отпечатков пальцев) состоят в дискретном учете определенных свойств молекулы, называемых дескрипторами (например, число доноров водородной связи, число бензольных колец, наличие определенного заместителя в определенном положении и т.д.) и сравнивании получившегося «отпечатка» с отпечатком молекулы с известными свойствами (используемой в качестве образца). Степень похожести выражается коэффициентом Танимото, изменяющимся в диапазоне 0–1. Высокая похожесть предполагает близость свойств сравниваемых молекул, и наоборот.

Методы, основывающиеся на известных координатах атомов лиганда, называются методами количественной связи между структурой и активностью (QSAR , Quantitative Structure-Activity Relationship ). Один из наиболее используемых методов этой группы - метод сравнительного анализа молекулярных полей (CoMFA , Comparative Molecular Field Analysis ). Этот метод заключается в приближении трехмерной структуры лиганда набором молекулярных полей, отдельно характеризующих его стерические, электростатические, донорно-акцепторные и другие свойства. CoMFA модель строится на основании множественного регрессионного анализа лигандов с известной активностью и описывает лиганд, который должен хорошо связываться с исследуемой мишенью, в терминах молекулярных полей. Полученный набор полей говорит, в каком месте у лиганда должен быть объемный заместитель, а в каком - маленький, в каком полярный, а в каком - нет, в каком донор водородной связи, а в каком - акцептор, и т.д.

Модель может использоваться в задачах виртуального скрининга библиотек соединений, выступая в данном случае аналогом фармакофора. Самым главным недостатком этого метода является то, что он обладает высокой предсказательной силой лишь на близких классах соединений; при попытке же предсказать активность соединения другой химической природы, чем лиганды, использовавшиеся для построения модели, результат может оказаться недостаточно достоверным.

Схема возможного процесса создания нового лекарства, основывающегося на структуре лиганда, приведена на рисунке 8.

Рисунок 8. Пример молекулярного моделирования, основывающегося на структуре лиганда. Для циклического пептида уротензина II (внизу слева ) определена трехмерная структура методом ЯМР спектроскопии водного раствора (вверху слева ). Пространственное взаиморасположение аминокислотных остатков мотива ТРП-ЛИЗ-ТИР, являющегося важным для биологической функции, было использовано для построения модели фармакофора (вверху справа ). В результате виртуального скрининга найдено новое соединение, демонстрирующее биологическую активность (внизу справа ).

Очевидно, что достоверность моделирования, как и эффективность всего процесса конструирования нового лекарства, можно существенно повысить, если учитывать данные не только о структуре лигандов, но и о структуре белка-мишени. Методы, учитывающие эти данные, носят общее название «драг-дизайн, основывающийся на структурной информации» (SBDD , Structure-Based Drug Design ).

Методы ММ, основывающиеся на структуре белка

В связи с растущим потенциалом структурной биологии, все чаще можно установить экспериментальную трехмерную структуру мишени, или построить ее молекулярную модель, основываясь на гомологии с белком, чья трехмерная структура уже определена.

Наиболее часто используемые методы определения трехмерной структуры биомакромолекул с высоким разрешением (Часто, когда экспериментальная структура мишени все же недоступна, прибегают к моделированию на основании гомологии - методу, для которого показано, что построенная им модель обладает достаточно высоким качеством, если гомология между структурным шаблоном и моделируемым белком не ниже 40%.

Особенно часто к моделированию по гомологии прибегают при разработке лекарств, направленных на G-белок сопряженные рецепторы, так как они, будучи мембранными белками, очень плохо поддаются кристаллизации, а методу ЯМР пока недоступны такие большие белки. Для этого семейства рецепторов известна структура только одного белка - бычьего родопсина, полученная в 2000 г. в Стэнфорде, которая и используется в качестве структурного шаблона в подавляющем числе исследований .

Обычно при исследовании, базирующемся на структурных данных, учитывают также данные по мутагенезу мишени, чтобы установить, какие аминокислотные остатки наиболее важны для функционирования белка и связывания лигандов. Эти сведения особенно ценны при оптимизации построенной модели, которая, будучи лишь производной от структуры белка-шаблона, не может учитывать всей биологической специфики моделируемого объекта.

Трехмерная структура мишени, кроме того, что может объяснить молекулярный механизм взаимодействия лиганда с белком, используется в задачах молекулярного докинга, или компьютерном моделировании взаимодействия лиганда с белком. Докинг использует в качестве стартовой информации трехмерную структуру белка (на данном этапе развития технологии, как правило, конформационно неподвижную), и структуру лиганда, конформационная подвижность и взаиморасположение с рецептором которого моделируется в процессе докинга. Результатом докинга является конформация лиганда, наилучшим образом взаимодействующая с белковым сайтом связывания, с точки зрения оценочной функции докинга, приближающей свободную энергию связывания лиганда. Реально, в силу множества приближений, оценочная функция далеко не всегда коррелирует с соответствующей экспериментальной энергией связывания.

Докинг позволяет сократить затраты средств и времени за счет проведения процедуры, аналогичной высокопроизводительному скринингу, на компьютерных комплексах. Эта процедура называется виртуальным скринингом, и основным ее преимуществом является то, что для реальных фармакологических испытаний нужно приобретать не целую библиотеку, состоящую из миллиона соединений, а только «виртуальные прототипы». Обычно же, с целью избежания ошибок, скрининг и докинг используются одновременно, взаимно дополняя друг друга (рис. 9).

Рисунок 9. Два варианта совместного использования высокопроизводительного скрининга и молекулярного моделирования. Сверху: последовательный итеративный скрининг. На каждом шаге процедуры используется сравнительно небольшой набор лигандов; по результатам скрининга строится модель, объясняющая связь между структурой и активностью. Модель используется для выбора следующего набора лигандов для тестирования. Снизу: «разовый» скрининг. На каждом шаге модель строится по обучающей выборке и используется для предсказаний на тестовой выборке.

С увеличением компьютерных мощностей и появлением более корректных и физичных алгоритмов, докинг будет лучше оценивать энергию связывания белка с лигандом, начнет учитывать подвижность белковых цепей и влияние растворителя. Однако, неизвестно, сможет ли виртуальный скрининг когда-нибудь полностью заменить реальный биохимический эксперимент; если да - то для этого необходим, очевидно, качественно новый уровень алгоритмов, неспособных на сегодняшний день абсолютно корректно описать взаимодействие лиганда с белком.

Одно из явлений, иллюстрирующих несовершенство алгоритмов докинга, - парадокс похожести. Этот парадокс заключается в том, что соединения, структурно совсем немного различающиеся, могут иметь драматически различную активность, и в то же время с точки зрения алгоритмов докинга быть практически неразличимыми.

Прототипы лекарства можно получать не только выбирая из уже подготовленной базы данных соединений. Если есть структура мишени (или хотя бы трехмерная модель фармакофора), возможно построение лигандов de novo, используя общие принципы межмолекулярного взаимодействия. При этом подходе в сайт связывания лиганда помещается один или несколько базовых молекулярных фрагментов, и лиганд последовательно «наращивается» в сайте связывания, подвергаясь оптимизации на каждом шаге алгоритма. Полученные структуры, так же, как и при докинге, оцениваются с помощью эмпирических оценочных функций.

Ограничения применения компьютерных методов

Несмотря на всю свою перспективность, компьютерные методы имеют ряд ограничений, которые необходимо иметь ввиду, чтобы правильно представлять себе возможности этих методов.

Прежде всего, хотя идеология in silico подразумевает проведение полноценных компьютерных экспериментов, то есть экспериментов, результаты которых ценны и достоверны сами по себе, необходима обязательная экспериментальная проверка полученных результатов. То есть, подразумевается тесное сотрудничество научных групп, проводящих компьютерный эксперимент, с другими экспериментальными группами (рис. 5).

Кроме того, компьютерные методы пока не в силах учесть всего разнообразия влияния лекарственного препарата на организм человека, поэтому эти методы не в силах ни упразднить, ни даже существенно сократить клиническое тестирование, занимающее основную долю времени в разработке нового препарата.

Таким образом, на сегодняшний день роль компьютерных методов в драг-дизайне сводится к ускорению и удешевлению исследований, предшествующих клиническим испытаниям.

Перспектива драг-дизайна