Доклинические исследования медицинских препаратов и методик являются важным этапом развития новых медицинских технологий. Заведующий научно-исследовательской лаборатории (НИЛ) Патологии малого круга кровообращения ФГБУ «НМИЦ им. В. А. Алмазова» Андрей Александрович Карпов рассказал о том, как проходят доклинические исследования в их лаборатории, а также о том, как разработки ученых Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» эксплуатируются в Санкт-Петербургском государственном химико-фармацевтическом университете (СПХФУ) и Центре Алмазова.
– Расскажите, пожалуйста, об основных направлениях деятельности НИЛ патологии малого круга кровообращения.
– В нашей лаборатории мы занимаемся изучением заболеваний малого круга кровообращения и правого желудочка, а именно ищем причины формирования, развития и исхода данных болезней.
В последнее время основной нашей деятельностью является изучение механизмов формирования хронической тромбоэмболической легочной гипертензии. Кроме того, мы исследуем хронический стресс и различные его формы, поскольку он пагубно влияет на организм человека, в том числе на сердечно-сосудистую систему.
Но нашей главной задачей является поиск и тестирование новых подходов, в частности, фармакологических препаратов для лечения всех этих заболеваний.
– Раньше на проведение доклинических испытаний различных препаратов уходили годы, так как выполнение подобной работы требовало высоких трудозатрат специалистов по доклиническим исследованиям. Как развитие техники повлияло на скорость проведения таких испытаний?
– Да, без специальных систем любые эксперименты проводились вручную «от и до». Для того, чтобы понять, насколько эффективны разработанные препараты, необходимо сначала провести доклинические испытания, после чего начать заниматься обработкой полученных результатов. Сейчас весь этот процесс требует не так много трудовых и временных затрат.
Например, когда-то мы занимались исследованием такого серьезного патологического процесса, как фиброз. Главным его проявлением является накопление коллагеновых волокон, а так как в структуре сосудистой стенки эти волокна располагаются диффузно, то практически невозможно определить, насколько много коллагена в одном сосуде. Все из-за того, что даже при окрашивании волокон (например, коллаген – синим цветом, сосуд – красным), разброс цветовых линий получался слишком большим.
Поэтому мы обратились за помощью к специалистам из СПбГЭТУ «ЛЭТИ» профессору кафедры радиотехнических систем Александру Сергеевичу Красичкову и студентке магистратуры факультета радиотехники и телекоммуникаций Ксении Евгеньевне Санаровой. Они разработали программу, позволяющую выявить процент гипертрофии и фиброза в автоматическом режиме. До нее сотрудники нашей лаборатории тратили от 7 до 15 минут на одно изображение, а сейчас достаточно 1 минуты. Это только кажется, что разница небольшая, но таких изображений обрабатывалось несколько тысяч. Данная разработка позволила гораздо быстрее и эффективнее узнать эффективность разработанных препаратов по изменениям сосудов.
– А какие-нибудь еще разработки специалистов из ЛЭТИ использовались в проектах Центра?
– Да, мы активно сотрудничаем с ЛЭТИ и регулярно создаем совместные разработки. Приведу несколько примеров.
Одна из разработок касается исследования хронического стресса и различных его форм. Для проведения доклинических испытаний потенциальных препаратов от стресса требуются условия, вызывающие стресса у лабораторных грызунов. Все имеющиеся модели обладали недостаточной воспроизводимостью, патогенетической точностью или требовали значительных трудозатрат сотрудников, поэтому совместно с коллегами из ЛЭТИ мы придумали программно-аппаратный комплекс (ПАК) для моделирования различных форм стресса. Нами был разработан дизайн установки, мой коллега Александр Владимирович Воротилов собирал корпус для нее, а студент инженер НИКТИ биотехнических систем СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Данила Александрович Терешко под руководством Александра Сергеевича Красичкова разрабатывали блок поведенческих паттернов. На первом этапе использования этой разработки мы смогли протестировать и подтвердить некоторые наши предположения по способности подавлять хронический стресс фармакологической субстанции, которая была синтезирована в СПХФУ.
Отмечу также, что для наблюдения за изменениями в поведении лабораторных грызунов во время доклинических испытаний необходимо каждый рабочий день тратить до 8 часов в течение нескольких месяцев. В связи с этим, для усовершенствования работы ПАК, нам понадобился модуль для автоматической регистрации и обработки имеющихся поведенческих реакций. Он включает в себя регистрирующую камеру и компьютер с программным обеспечением. Над данной разработкой мы все еще работаем, но она уже позволяет нам выявлять характерные реакции животных на фоне стрессовых воздействий.
Таким образом, сотрудничая с ЛЭТИ, мы можем запросить нужные для нашей работы разработки и получить их с теми характеристиками и параметрами, которые отвечают сугубо нашим задачам. Мы не только снижаем трудозатраты лабораторных сотрудников, но и получаем намного больше эффективных данных.
