Принципы создания автоматизированной системы скрининга ксенобиотиков.

С целью индустриализации процесса тестирования биологической активности ксенобиотиков необходимо иметь автоматизированную систему испытаний. Схема испытаний общего потока соединений на любые виды биологической активности должна включать и систему их предварительной фильтрации. Какие подходы могут быть положены в систему предварительной фильтрации общего потока ксенобиотиков. Попадая в организм, химическое вещество проникает в определенные ткани; в тканях взаимодействует с определенными клетками; в клетках - с определенными субклеточными структурами, а в пределах этих структур взаимодействует с биополимерами или низкомолекулярными соединениями клетки. В обратном порядке развивается реакция целостного организма - от молекулы-мишени до организма. Всю совокупность операций по классификации ксенобиотиков можно представить следующим образом.

1.Классификация по видам биологической активности на основании химических, физических и физико-химических свойств испытуемых соединений при отсутствии биологического тест-объекта путем расчетных операций над структурой соединения и экспериментального определения их физико-химических свойств.

2.Классификация по результатам взаимодействия соединений с моделями клетки, организма, биосферы, включающая последовательные иерархические уровни организации биологической материи. Моделируемые объекты (клетки, организм, биосфера) предстают в системе в виде представительных наборов тест-объектов, обладающих основными элементарными функциями, присущими целевым объектам. Представление биосферы в системе классификации должно основываться на таксономической классификации организмов, отражающей процесс эволюции. Общий принцип организации биологических испытаний чужеродных соединений - это многоуровневый набор тестов с повышающейся на каждом уровне сложностью биологического тест-объекта (модели) и соответственно растущей детализацией и надежностью прогноза вида биологической активности. Первый уровень - базовый, через него проходят все соединения, которые в соответствии с результатами прохождения этого первого уровня направляются затем к специализирован­ным тестам. Поэтому на первом подуровне сведения о структуре и некоторых свой­ствах соединений вводятся в компьютер, который производит первичный анализ принадлежности соединения данной структуры к определенным уже известным классам биологической активности. На втором подуровне эта классификация производится на основании экспериментального определения дополнительных физико-химических характеристик веществ. На третьем подуровне в систему вводятся тест-объекты. Основным тест-объектом этого подуровня является изолированная клетка. Биологический «паспорт» ксенобиотика - документ, которым должно снабжаться каждое соединение, поступившее из испытания. «Паспорт» должен содержать сведения о структуре вещества, источнике его происхождения, результаты теоретического и эксперименталь­ного изучения соединения, включая первичную оценку безопасности ксенобиотика. Биологический «паспорт» ксенобиотика - это итоговый документ. Второй уровень, меньший по пропускной способности, - надстройка. Надстройка работает в режиме преимущественной ориентации на первые две цели: нахождение химического соединения, обладающего полезными для человеческого организма свойствами, и обнаружение вредных для человеческого организма биологических активностей испытуемых химических соединений.Испытанию ксенобиотиков на множество видов биологической активности должна предшествовать операция предварительной сортировки на моделях, допускающих создание испытательных систем высокой производительности, т. е. на предварительном этапе на упрощенных системах необходимо предсказать вид биологической активности и определить ксенобиотики, которые, по вероятным оценкам, не обладают определенными видами активности или являются токсичны. Во многих случаях можно подобрать объект, ответная реакция которого будет наиболее специфической для определенного класса чужеродных соединений, несущего соответствующий вид биологической активности. Необходимо отметить, что следует различать специфические и не­специфические модели тест-объектов. Первые как раз и имеют четко выраженные молекулярные мишени-рецепторы, реагирующие на определенные химические соединения, т. е. на определенные виды биологической активности. Однако неспецифическая модель является обязательным компонен­том для классификации ксенобиотиков.