Волгоградские ученые разработали новые лекарства от глаукомы
Глаукома: коварное заболевание глаз
Глаукома – коварное заболевание глаз, которое может привести к слепоте, если вовремя не начать лечение. Она поражает зрительный нерв и нервные волокна сетчатки, неумолимо ухудшая зрение. В качестве одного из важных факторов, влияющих на развитие глаукомы ученые рассматривают повышенное внутриглазное давление (ВГД).
Контролировать этот показатель важно, потому что внутри наших глазных яблок содержится водянистая влага, обеспечивающая питание и амортизацию внутренних структур глаза. В норме она должна постоянно циркулировать и регулярно удаляться из камер глаза. В свою очередь, высокое ВГД препятствует нормальному течению этого процесса. Заболевание чаще всего наблюдается у пожилых людей, так как с возрастом неизбежно происходит нарушение функций протоков, по которым влага удаляется из глаза. В результате жидкость накапливается и сдавливает не только зрительный нерв, но и сетчатку.
Несмотря на то, что медицина уже знает препараты, снижающие ВГД, их эффективность не всегда достаточна. По этой причине ученые постоянно ищут новые, более действенные способы борьбы с этим заболеванием. Однин из перспективных методов — использование мелатонина. Этот гормон известен как регулятор нашей суточной активности, однако биоритмами его функционал не ограничен. Известно, что он также способен позитивно влиять на внутриглазное давление. Проблема заключается в том, что эффективность природного мелатонина как лекарства не так обширна, как хотелось бы врачам. Поэтому ученые стараются найти его аналоги с более сильным действием.
В процессе такой работы специалистам приходится тестировать сотни соединений: на реализацию экспериментов уходит масса времени и сил. Чтобы оптимизировать поиск новых лекарственных молекул, ученые Волгоградского государственного медицинского университета совместно со специалистами из Московского государственного университета и Южного федерального университета разработали цифровой подход к решению проблемы.
Цифровые технологии в разработке лекарств
В новом исследовании, опубликованном в журнале «Acta Biomedica Scientifica», фармакологи продемонстрировали, как с помощью компьютерного моделирования и виртуального скрининга можно находить потенциальные лекарственные соединения для лечения глаукомы.
Для начала ученые собрали базу данных, состоящую из 2457 соединений, потенциально способных снижать ВГД, а затем создали виртуальный образ «идеального лекарства». После этого компьютерный алгоритм оценил, насколько каждое из соединений будет похоже на идеал. Для этого компьютер проанализировал вещества на предмет их способности всасываться и проникать в ткани глаза, а также рассчитал вероятность возникновения побочных эффектов. На заключительном этапе программа выбрала из прошедших отбор молекул «близнецов» мелатонина, то есть указала на те вещества, которые наиболее похожи на природный гормон.
«Использование комплексной оценки новых молекул с помощью компьютера на доэкспериментальном этапе существенно снижает риски процесса разработки. Ведь одной биологической активности недостаточно, и существенная часть потенциальных лекарств "сходит с дистанции" из-за проблем с безопасностью или недостаточной эффективностью», — рассказывает Денис Бабков, один из авторов исследования, проректор по научной деятельности ВолгГМУ.
После виртуального отбора перспективные соединения прошли серию лабораторных экспериментов: вещества были синтезированы и протестированы на грызунах. Выяснилось, что 10 из 25 соединений действительно снижали внутриглазное давление, а пара аналогов мелатонина превосходили по эффективности сам гормон, снижая ВГД на 40% (природный гормон показал эффективность в 33%).