3 курс / Фармакология / НАУЧНО_МЕТОДИЧЕСКОЕ_ОБОСНОВАНИЕ_БИОСКРИНИНГОВЫХ_ПЛАТФОРМ_ДЛЯ_ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

https://t.me/medicina_free

https://t.me/medicina_free

https://t.me/medicina_free

6

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

АХЭ - ацетилхолинэстераза БДР - большое депрессивное расстройство

ВПС - высокопроизводительный скрининг ВЭЖХ - высокоэффективная жидкостная хроматография ГАМК - гамма-аминомасляная кислота

ГГА - гипоталамо-гипофизарно-адреналовая система (ось)

ГГИ - гипоталамо-гипофизарно-интерреналовая система (ось)

ИИ - искусственный интеллект ЛПС – липополисахарид

ЛСД - диэтиламид лизергиновой кислоты МАО – моноаминооксидаза МДМА - 3,4-метилендиоксиметамфетамин МК-801 - дизоцилпин ПО – программное обеспечение

ПСВ - поведение спонтанного выбора ПЦР – полимеразная цепная реакция

СДВГ – синдром дефицита внимания и гиперактивности СНС - сверточная нейронная сеть

СИОЗС - селективный ингибитор обратного захвата серотонина СС - серотониновый синдром (токсидром)

ТИХ - тест иммобилизации хвоста ТНА - тест незнакомого аквариума ТОП - тест открытого поля ТПК - тест построения косяка

TCP – транилципромин

УРИМ - условно-рефлекторное избегание места

https://t.me/medicina_free

7

УРПМ - условно-рефлекторное предпочтение места ЧБК - тест черно-белой камеры ХНС - хронический непредсказуемый стресс ХАТ - холинацетилтрансфераза ЦНС - центральная нервная система ЭПК - эйкозапентаеновая кислота ЭЭГ - электроэнцефалография

ANOVA – дисперсионный анализ

ARRIVE - Animal Research: Reporting of In Vivo Experiments

CDP - хлордиазепоксид

DOPAC - 3,4-дигидроксифенилуксусная кислота

HVA - гомованилиновая кислота

IL – интерлейкин

N – размер выборки

NN – нейронная сеть

NBPEA - N-бензил-2-фенилэтиламин

NMDA - N-метил-D-аспартат

PREPARE - Planning Research and Experimental Procedures on Animals: Recommendations for Excellence

PTZ – пентилентетразолий (коразол)

ZFET - Zebrafish Embryo Acute Toxicity Test

3R (принципы) - Replacement (замена), Reduction (сокращение),

Refinement (уточнение)

5-HT - серотонин

5-HIAA - 5-гидроксииндолуксусная кислота

https://t.me/medicina_free

8

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы.

Доклинические исследования являются важным этапом разработки новых лекарственных средств. Они моделируют на животных биологический эффект лекарств и предсказывают траектории лечения, а

также оценивают токсичность и другие риски пациентов (Polson and Fuji, 2012). В настоящее время 40-80% соединений останавливается на стадии доклинических исследований в связи с выявлением побочных эффектов

(Cassar et al., 2020), и лишь<10% экспериментальных препаратов в итоге выходит на рынок (Scannell et al., 2012, Paul et al., 2010, Kola and Landis, 2004, Hay et al., 2014, Morgan et al., 2011, Fernandez-Moure, 2016). Болезни мозга являются чрезвычайно распространенными и социально значимыми заболеваниями человека, а их лечение представляет собой важнейшую биомедицинскую задачу. Например, по данным ВОЗ, тревоге и депрессии подвержены 15-25% населения планеты, однако при этом значительная часть данных пациентов некомплаентна и резистентна к терапии (Cassar et al., 2020). Таким образом, профилактика болезней мозга, а также поиск новых лекарственных нейротропных препаратов для их терапии, являются актуальной проблемой современной медицины.

В решении данных задач большая роль отводится экспериментальным животным моделям. Ежегодно в мире более 100

миллионов животных используются в научных экспериментах или в биомедицинской промышленности (Akhtar, 2015, Vermetten and Bremner, 2002). Подавляющее число экспериментов проводится на грызунах,

финансовая и этическая нагрузка исследований на которых требует расширения спектра используемых организмов для тестирования. За последние десятилетия зебраданио (Danio rerio, Приложение 1) –

https://t.me/medicina_free

9

небольшая пресноводная костная рыба семейства карповых – приобрела особую популярность в качестве животной модели в биомедицине. Во-

первых, эти рыбы являются позвоночными животными, что приближает их физиологию к человеческой (Stewart et al., 2014b, Tiso et al., 2009, Jagannathan-Bogdan and Zon, 2013, Vornanen and Hassinen, 2016, Jeong et al., 2008). Во-вторых, хорошо исследована генетика зебраданио, которые экспрессируют более 26 000 кодирующих генов, среди которых ортологи

71% генов человека и 82% генов, связанных с различными клиническими заболеваниями (Howe et al., 2013b). Сходство также прослеживается и на уровне основных физиологических систем, например, в нервной и эндокринной системах, особенно для гипоталамо-гипофизарно-

интерреналовой (ГГИ) оси, гомологичной гипоталамо-гипофизарно-

адреналовой (ГГА) системе человека (Wei et al., 2020, Xin et al., 2020).

В настоящее время растет значимость биоскрининга препаратов на основе анализа изменений молекулярных и поведенческих фенотипов

(MacRae and Peterson, 2015, Swinney and Anthony, 2011). Развитие современных технологий, в том числе математического и химического моделирования, вычислительной мощности компьютеров, а также новых инструментов видеозаписи, позволяет сегодня осуществлять скрининг нейротропных лекарств с получением точных нейрофенотипических данных (Cachat et al., 2011, Bruni et al., 2014, Branson, 2014). Важной особенность зебраданио является их маленький размер, контрастность, а

также способность перемещаться в трехмерном пространстве, что делает данных рыб идеальной моделью для скрининга нейротропных препаратов с высоким пространственным и временным разрешением (Rubinstein, 2006, Patton et al., 2021). При этом на долю России сегодня приходится менее 1% мировой литературы по исследованиям на зебраданио в биомедицине, отражая как концептуальное недопонимание, так и

https://t.me/medicina_free

10

недостаточно широкое практическое использование в отечественных исследованиях всего потенциала данного модельного организма, в том числе в области эффективного скрининга и создания новых лекарственных препаратов. Изменение данной ситуации также является важной актуальной проблемой в современных доклинических исследованиях (Кротова и др., 2019; Demin et al., 2020).

Тем не менее, на зебраданио в настоящее время успешно смоделированы многие заболевания центральной нервной системы (ЦНС; Fontana et al., 2018; Meshalkina et al., 2018; Demin et al., 2019; De Abreu et al., 2020), в т.ч. тревога, депрессия (Fonseka et al., 2016, de Abreu et al., 2018), эпилепсия (Gawel et al., 2020, Wong et al., 2010b), аутизм (Rea and Van Raay, 2021, Stewart et al., 2014d), шизофрения (Morris, 2009, Demin et al., 2019), болезни нарушения развития ЦНС (De Abreu et al., 2020) и др.

Активно моделируются на зебраданио и иные состояния, например,

диабет, часто коморбидные с болезнями ЦНС (Lakstygal et al., 2019; Wang et al., 2020). Зебраданио оказались высокочувствительны к действию различных классов нейротропных веществ, в т.ч. нейролептиков,

анксиолитиков (Gebauer et al., 2011), антидепрессантов (Wong et al., 2013)

и др, а также ЦНС-модулирующих пробиотиков (De Abreu et al., 2019).

Все это делает зебраданио идеальным модельным организмом для создания эффективных платформ для скрининга новых лекарств с нейротропными свойствами (Кротова и др., 2019; Abreu et al., 2022; De Abreu et al., 2022). В случае успешного внедрения в доклиническую практику, при помощи данных платформ можно ожидать существенного повышения эффективности первичного доклинического скрининга новых фармацевтических препаратов-кандидатов для их последующего направленного тестирования с использованием грызунов и вывода на клинические испытания.

https://t.me/medicina_free