Технологии биоэлектронной медицины
Специалисты в области математического моделирования оказались востребованными в мире. Сегодня на них делают ставку в исследовательских отделах мировых фармацевтических компаний.
В дополнение к привычному in vitro в словаре исследователей появилось новое выражение in silico — воспроизведенный виртуально.
Практически все крупные фармацевтические компании открыли подразделения математического моделирования. Появилась новая профессия — моделер: тот, кто разрабатывает модели. Фармакологи пошли на это не от хорошей жизни. В последние 10 лет продуктивность научных исследований в этой сфере падает. Все чаще случаются провалы испытаний лекарств на той стадии разработки, когда их создатели уже были уверены в успехе.
Медицина и биология в XXI веке становятся царством математиков. Разработчики лекарств, подбирая мишени для препаратов, теперь не хотят действовать вслепую.
Сейчас такие вещи называют модным словом «персонализированная медицина». Предположим, ученые нашли мишень для нового препарата — ту физиологическую цепочку, которую нужно прервать. Подобрать конкретное вещество, которое сможет это сделать, тоже помогает моделирование. Сегодня несложно синтезировать несколько тысяч молекул веществ с похожими свойствами. Весь секрет в том, чтобы выбрать из них лучшие.
На языке математики специалисты детально реконструируют механизм работы лекарства. Этот этап часто называют нулевой фазой клинических испытаний. Ведь, сопоставив эти данные с другими, можно многое спрогнозировать. Взять, например, болезнь Альцгеймера. Недавно в третьей фазе клинических испытаний провалились сразу несколько лекарств, на которые возлагали много надежд. Проблема в том, что это заболевание развивается гораздо дольше, чем длится любое клиническое испытание, — оно может прогрессировать десятки лет. Так что спасти положение способно только математическое моделирование.
Особая проблема — редкие генетические болезни. Если пациентов несколько человек на миллион, то как набрать группу для клинических испытаний? Даже если их удалось провести, как без клинических исследований рассчитать дозировку для детей? Первое, что приходит в голову, — уменьшить дозу препарата. Когда такой вопрос встал перед разработчиками одного орфанного лекарства, они провели математические расчеты. Посмотрели, как быстро препарат связывается с белком, повышенное количество которого вызывает болезнь, нашли зависимость между возрастом человека и выработкой этого белка в организме. Оказалось, что дозы, рассчитанной на взрослого пациента, ребенку может не хватить. Таким же образом можно рассчитать действие лекарственных коктейлей из нескольких препаратов.
Специалисты предсказывают: в недалеком будущем таким же образом можно будет просчитывать все схемы лечения несколькими препаратами — чтобы не вышло, что пациента лечат и калечат одновременно
Самая свежая тенденция в мире моделеров — создание математических моделей работы систем организма в формате 3D. Например, разрабатывая препарат для ингаляций, можно заранее предсказать, когда он достигнет легких пациента. Модель движения жидкости в глазном яблоке позволяет рассчитать, куда попадет лекарство. Пока это направление в фармацевтике не очень развито. Похоже, скоро фармацевты ликвидируют это отставание. Эксперты предсказывают взрыв технологий биоэлектронной медицины.
