Шаг к персонализированной медицине: простой прибор определяет особенности взаимодействия лекарственного препарата с организмом пациента

В будущем еще до начала лечения врачи смогут установить, как кровь пациента связывает данное лекарственное средство, и какую дозу препарата нужно назначить, чтобы получить его оптимальную концентрацию в организме больного. Новый простой метод анализа химических реакций, протекающих в растворах, разработан в Институте физической химии (Institute of Physical Chemistry - IPC) Польской академии наук (Polish Academy of Sciences - PAS).

Информация о том, насколько сильно реагируют друг с другом два растворенных вещества, очень важна во многих областях, в частности, в химии, молекулярной биологии, фармакологии и медицине. Новый аналитический метод, разработанный в Институте физической химии Польской академии наук, позволяет проводить недорогое и надежное определение стабильности комплексов, получаемых в результате реакций между химическими соединениями в растворах. Измерение основано на простом физическом явлении и сводится к изучению течения раствора двух соединений по длинной и тонкой трубке – капилляру.

Каждый рыболов знает, что течение реки быстрее в средней ее части, а у берегов скорость воды всегда медленнее. Жидкость, текущая через капилляр, ведет себя таким же образом. Если поток не является турбулентным, слои жидкости, находящиеся ближе к центру капилляра, перемещаются быстрее, чем слои, находящиеся ближе к его стенкам. «Этот факт мы и используем в своем методе, но ключом являются явления, связанные с диффузией», - говорит доктор философии Анна Билеевская (Anna Bielejewska) из IPC PAS. «В действительности частицы жидкости могут перемещаться (диффундировать) из слоя, текущего с одной скоростью, в слой, текущий с другой скоростью. Если мы введем вещество в капилляр, заполненный раствором другого вещества, скорость диффузии будет зависеть оттого, насколько сильно химические соединения обоих растворов будут реагировать друг с другом. Если частицы быстро перемещаются между слоями, детектор зарегистрирует высокий и узкий пик. Чем медленнее частицы диффундируют, тем пик шире. Если мы измерим ширину пиков до и после введения в капилляр комплексообразователя, мы сможем определить коэффициенты диффузии свободного вещества и комплексного вещества и на этой основе рассчитать константу связывания. Это даст нам информацию о том, связываются ли данные химические вещества друг с другом, и, если да, то насколько постоянна эта связь».

Прибор, разработанный в Институте физической химии, включает в себя насос, гарантирующий постоянный ток жидкости со скоростью 0.05 миллилитра в минуту, автоматический пробоотборник для введения образца, детектор видимого и ультрафиолетового излучения и капилляр диаметром 0.25 мм и длиной 25 м, намотанный на маленький цилиндр. Получаемые результаты измерений полностью согласуются с данными классических хроматографических методов и цифрами, приведенными в международных научных изданиях. В одном из многочисленных опытов капилляр был заполнен раствором разведенной плазмы крови, содержащей белок (альбумин), после чего в него был введен варфарин – органическое химическое соединение, используемое как антикоагулянт. В этом случае результаты также оказались корректными.

Новый аналитический метод, на который уже подана патентная заявка, может найти применение не только в химии, но и в медицине для выбора дозировки препаратов, концентрация которых в крови должна быть строго определена. «В настоящее время врач сначала назначает препарат пациенту, затем делает анализ крови и, если что-то ненормально, изменяет дозу. Затем он снова берет анализ, и вся процедура повторяется до достижения успеха. Наш метод позволит однократно взять несколько миллилитров крови перед лечением и определить, насколько сильно кровь связывает данное лекарство», - говорит Билеевская. На проведение одного анализа с использованием этого метода затрачивается около получаса. После этого соответствующее программное обеспечение выдает врачу результат в форме дозы лекарственного препарата, адаптированной к специфическим особенностям организма данного пациента.

«Мы разработали новый эффективный метод анализа равновесия химических реакций в растворах, для которого нужно дешевое и простое измерительное оборудование. Станет ли метод широко распространенным, зависит от промышленности», - говорит профессор Роберт Холист (Robert Hołyst) из Института физической химии PAS.

По материалам
New method of chemical analysis – a step towards personalised medicine