Ученые из Института системной биологии разработали математическую модель, которая позволяет оценивать эффективность потенциальных лекарств от болезни Альцгеймера, не проводя опыты на добровольцах или животных, говорится в статье, опубликованной в журнале CPT Pharmacometrics & Systems Pharmacology.
Российские ученые установили причину, по которой все новые лекарства против болезни Альцгеймера не прошли клинические испытания. По их мнению, это связано с некорректным сопоставлением данных о человеческом и мышином организме.
«Мы создали структурную модель, откалиброванную на большом массиве данных. С помощью нее очень легко сопоставить результаты анализов цереброспинальной жидкости с реальными процессами в мозге пациента. Фактически, теперь мы сможем оценивать, будет работать препарат или нет заранее, зная его параметры. Это значительно ускорит разработку терапии и улучшит точность ее подбора», – рассказывает Татьяна Карелина из Института системной биологии в Москве, чьи слова приводит пресс-служба огранизации.
Во время исследования математики установили, что новые препараты не проходили клинические испытания из-за неверного сопоставления данных об организме мышей и людей. Как выяснилось, создатели лекарств «напрямую» переносили результаты опытов на грызунах на человеческий организм с корректировкой в массе и скорости метаболизма.
Российские ученые уверены, что их предшественники не учитывали множество не менее важных параметров. У мышей и высших приматов отличается активность связанных с болезнью Альцгеймера генов, а также скорость производства бета-амилоида.
Более того, исследователи установили разницу между ними в построении барьера между мозгом и кровеносной системой. Примечательно, что специалисты не выявили существенной разницы между организмами человека и обезьян.
Считается, что болезнь Альцгеймера вызывается накоплением внутри нейронов патогенного вещества, белка бета-амилоида. Он образуется из «обрезков» белка APP, который участвует в процессах починки поврежденных нейронов и в формировании связей между ними.
Нарушения в переработке старых молекул этого белка приводят к появлению бляшек бета-амилоида и уничтожению нервных клеток.
За последние годы ученые создали десятки прототипов лекарств от болезни Альцгеймера, очищающие клетки от бета-амилоида или препятствующие их формированию.
Все эти препараты или не дошли до клинических испытаний из-за мощнейших побочных эффектов, или провалились в них, что заставило многих исследователей считать, что болезнь Альцгеймера может быть не связана с белком APP и нарушениями в его «утилизации».
Татьяна Карелина и ее коллеги по институту, а также специалисты компании Pfizer решили подойти к этой проблеме с другой стороны, создав компьютерную модель формирования бляшек бета-амилоида и развития болезни Альцгеймера, которая может предсказывать, как поведет себя тот или иной препарат в организме пациента на разных стадиях развития болезни.
Эта модель, как рассказывают ученые, учитывает в себе различия в работе мозга приматов, мышей и людей, что крайне важно для понимания того, как будут соотноситься результаты опытов на животных и возможное действие разных прототипов лекарств от болезни Альцгеймера на клетки мозга человека.
Математические уравнения, выведенные учеными, показали, что у грызунов и высших приматов не только отличается скорость производства бета-амилоида и активность некоторых генов, связанных с болезнью Альцгеймера, но и барьер между мозгом и кровеносной системой устроен у них совсем по-другому.
С другой стороны, существенной разницы между человеком и обезьяной Карелина и ее коллеги не нашли, что позволяет использовать итоги опытов на приматах для создания лекарства.
Новая математическая модель учитывает все указанные выше параметры и способна оценить эффективность нового лекарства. Также с помощью формул ученые установили оптимальную схему приема лекарств – они выявили, что для получения наиболее мощного эффекта необходимо максимально дробить дозы вещества в течение дня.
По словам ученых, их наработки уже заинтересовали представителей фармацевтической индустрии и они ведут с ними переговоры по их внедрению в процесс разработки лекарств от болезни Альцгеймера.