Ученые ЛЭТИ разработали комплекс, который значительно повысит скорость доклинических испытаний препаратов от стресса

Ученые ЛЭТИ разработали комплекс, который повысит скорость доклинических испытаний препаратов от стресса

Программно-аппаратный комплекс позволит увеличить скорость и качество доклинических испытаний потенциальных препаратов от стресса – транквилизаторов. Разработка успешно опробована Центром экспериментальной фармакологии СПХФУ.

05.03.2024 1067

Стресс – естественная физическая реакция человека на трудные ситуации (начиная от школьных экзаменов до экономического кризиса), которая сопровождается беспокойством или психическим напряжением. Частое пребывание в этом состоянии приводит не только к снижению качества жизни и хронизации стресса, развитию тревожных расстройств, но и к обострению хронических заболеваний (например, ишемической болезни сердца, бронхиальной астмы), что является большой проблемой для современного общества. 

Сегодня лечение хронического стресса включает в себя прежде всего медикаментозное и психотерапевтическое лечение. Несмотря на свою эффективность существующие лекарственные препараты от стресса – транквилизаторы вызывают ряд побочных реакций (сонливость, проблемы с памятью, синдром отмены и т.д.). Кроме того, со временем в организме повышается резистентность, из-за чего появляется устойчивость к лекарственному средству, полезное воздействие которого снижается. 

По этим причинам исследователи по всему миру занимаются не только улучшением уже существующих лекарственных средств, но и поиском новых с минимальными побочными реакциями для повышения безопасности и качественности терапии. При этом все новые фармакологические субстанции перед выпуском обязательно должны проходить доклинические испытания на лабораторных животных, а это занимает до 10 лет и совсем не гарантирует успешный результат.

«Нами разработана мультифункциональная, модульная установка для моделирования различных форм стресса с целью испытаний лекарственных препаратов. Комплекс включает в себя бокс для грызунов, оснащенный динамиками, источником света и решеткой электрической стимуляции, а также блок управления. На данный момент разработка позволяет намного эффективнее и быстрее проводить доклиническое тестирование анксиолитических препаратов. Первые доклинические испытания с программно-аппаратным комплексом (ПАК), проведенные в Центре экспериментальной фармакологии Санкт-Петербургского государственного химико-фармацевтического университета, уже дали значительные результаты».

Профессор кафедры радиотехнических систем СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Александр Сергеевич Красичков

Установка представляет собой прозрачный бокс, предназначенный для лабораторных грызунов, которым предварительно вводится лекарственный препарат. Стрессовые воздействия (яркий свет, высокочастотные звуки и ток) оказываются с помощью блока управления, который позволяет настраивать установку под потребности проводимой работы.

Доклинические испытания в СПХФУ проводились ежедневно в течение месяца. Лабораторные крысы были поделены на четыре группы: первая группа все время находилась в обычной клетке без каких-либо воздействий, вторая – получала стрессовые воздействия с помощью разработанной установки, при этом животные лечения не получали, а оставшиеся две помещались на час в ПАК, но с разными препаратами (второй группе вводили тестируемый анксиолитик, а третьей – анксиолитик на основе Гидроксизина).  

Так специалисты, наблюдая за реакцией на введенные тестовые препараты крысам в изолированной обстановке, использовали методы оценки поведения. После проведения испытаний была взята кровь крыс на гормоны, оценивалось наличие язв в желудке и двенадцатиперстной кишке, а также проведена гистология надпочечников. Эти исследования позволяли выявить стресс и оценить эффективность изучаемых препаратов. 

Анализ собранных образцов проводился с помощью программного обеспечения, ранее разработанного в ЛЭТИ. Результаты показали, что ПАК позволяет моделировать все требующиеся формы стресса, необходимые для успешного проведения доклинических испытаний анксиолитических препаратов.

На данный момент учеными ЛЭТИ ведется работа по разработке модуля автоматической оценки поведенческих реакций животных, который включает в себя регистрирующую камеру и компьютер с программным обеспечением. Данный модуль позволит выявлять характерные реакции животных на фоне стрессовых воздействий.

«Встроенный искусственный интеллект, который будет отслеживать поведение крыс по видеокамерам, позволит получать более качественные данные на доклиническом этапе и значительно сэкономит время, а, соответственно, и труд сотрудников, которые занимаются тестированием препаратов. В перспективе в разработанной ПАК можно будет проводить доклинические испытания других лекарственных препаратов для лечения уже не стресса, а депрессии». 

Доцент кафедры патофизиологии Института медицинского образования Центра Алмазова Андрей Александрович Карпов

По словам Александра Сергеевича Красичкова, в планах стоит внедрение программно-аппаратного комплекса в центры доклинических исследований, в высшие учебные учреждения и фармакологические компании. 

Разработка программно-аппаратного комплекса для моделирования различных форм стресса проводилась в рамках НЦМУ Павловский центр «Интегративная физиология – медицине, высокотехнологичному здравоохранению и технологиям стрессоустойчивости». В коллектив Центра входят СПбГЭТУ «ЛЭТИ» и три учреждения РАН – Институт физиологии им. И.П. Павлова, Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова, а также Институт медико-биологических проблем.