Читаем Итоги № 38 (2013) полностью

Итоги № 38 (2013)

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, которые применяются для лечения СПИДа или гепатита. У многих немало побочных эффектов. Математические модели помогают распутать головоломку: что является эффектом одного вещества, что — другого, а что — результат их совместного действия. 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.

Электротаблетки

Самая свежая тенденция в мире моделеров — создание математических моделей работы систем организма в формате 3D. С их помощью исследователи уже сегодня могут сделать многое. 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, — говорит Кирилл Песков. — А в автомобиле- или самолетостроении 3D-модели широко используют». Похоже, скоро фармацевты ликвидируют это отставание. Эксперты предсказывают взрыв технологий биоэлектронной медицины. «Суть в том, чтобы изменять электрические сигналы между клетками нервных волокон в организме человека», — рассказывает руководитель направления исследований и разработок лекарственных средств и вакцин GlaxoSmithKline Монсеф Слауи. По мнению исследователей, нервная система связана с широким спектром функций организма: от контроля аппетита и кровяного давления до производства противовоспалительных цитокинов и выработки инсулина. «Сейчас исследователи тщательно изучают топографию распределения биопотенциалов, смотрят, как это работает в реальном времени, — рассказывает Слауи. — Такие технологии развиваются в программах с миллиардным финансированием в США и Европе». О том, насколько эта тема горяча, говорит тот факт, что в этом году будет учреждена научная премия по биоэлектронике нобелевского веса: в один миллион долларов. Пройдет и первая международная конференция по разработке биоэлектронных лекарств. И тут без математических 3D-моделей не обойтись. Наши исследователи не будут на таких конференциях скромными статистами. «В России есть группы, работающие в этой области, — говорит замдиректора по науке Института вычислительной математики РАН Юрий Василевский. — Из пяти-шести замкнутых математических моделей кровообращения в теле человека две созданы в нашей стране. В нашем институте разработали первую в мире биоимпедансную модель человеческого организма: она показывает различия электропроводности составляющих его тканей. Конечно, у нас нет миллиардных грантов на эти исследования, но мы перераспределяем деньги, заработанные институтом. То, что получили за вычислительные технологии, сделанные для нефтегазовой отрасли, тратим на перспективные разработки».

Математическим анализом электрических сигналов между клетками миокарда занимается Рубин Алиев. «Механическим движениям сердца всегда предшествуют электрические импульсы, — рассказывает Алиев. — Импульс последовательно передается от клетки к клетке, поочередно запуская в них потенциал действия. А значит, можно рассматривать генерацию сердечного ритма как работу электрической машины и описывать ее с помощью математических моделей».

Сейчас группа Алиева ставит перед собой новую задачу: заглянуть в клетки мозга человека и создать детальную математическую модель развития мигрени. Кто знает, может, именно на основе их разработки создадут лекарство, которое станет хитом нового поколения биоэлектронных лекарств? Нужно лишь немного подождать.