Проект молодых ученых Сеченовского Университета стал победителем Всероссийского конкурса #ВЦЕНТРЕНАУКИ. С его помощью можно ускорить тестирование новых лекарств
Группа ученых из Первого МГМУ создала математическую модель, которая ускорит тестирование новых лекарств для снижения холестерина и сократит путь препарата от стадии разработки до аптеки. Данный метод позволит свести к минимуму эксперименты in vitro (в пробирке) и in vivo (на животных) и сделать важный шаг к персонализированному лечению.
Проект «Математическая модель метаболизма холестерина и взаимодействия с лекарственными средствами в гепатоцитах» стал одним из двух победителей Всероссийского молодежного конкурса научных проектов #ВЦЕНТРЕНАУКИ в номинации «Математические и смежные науки». Его представляла студентка 6 курса Передовой инженерной школы «Интеллектуальные системы тераностики» (специальность «медицинская биофизика») Алеся Бакулина. Финал конкурса прошел в рамках деловой программы II Конгресса молодых ученых в Парке науки и искусства «Сириус».
По словам Алеси Бакулиной, «применение методов математического моделирования с использованием реальных тестов in vitro и валидация на различных моделях: 2D-клеточная культура, 3D-клеточная культура, микрофлюидные органы-на-чипе, — позволит минимизировать доклинические исследования in vivo и открыть новые возможности для скрининга лекарственных средств в рамках цифровой платформы in vitro исследований».
Известно, что атеросклеротические сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) считаются одной из основных причин преждевременной смерти. Главным фактором риска при этом является высокий уровень холестерина в липопротеинах низкой плотности (ЛПНП) или гиперхолестеринемия. ЛПНП и липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП) переносят холестерин через кровоток и удаляются в печени. Скорость их поглощения регулирует рецептор ЛПНП-Р. В свою очередь PCSK9 (специфический регуляторный белок пропротеин-конвертаза субтилизин/кексин типа 9) ингибирует (подавляет) поглощение ЛПНП из плазмы, напрямую взаимодействуя с рецептором и приводя к его деградации.
Суть проекта в том, что теперь можно виртуально спрогнозировать, создать и оценить процесс, который будет происходить в клетке. Действие двух типов лекарственных средств — статинов и ингибиторов PCSK9 (моноклональные антитела, которые используют как альтернативный препарат для снижения холестерина) — было реализовано в рамках одной модели.
Авторы работы взяли за основу более раннюю математическую модель, описывающую метаболизм на клеточном уровне. Ученые расширили ее, объединив в одной модели и терапию статинами, и терапию ингибиторами PCSK9. Подобное совмещение двух типов лекарственных средств было проведено впервые.
Модель описала события в трех основных компартментах (обособленных участках клетки): в ядре, цитоплазме и внеклеточном пространстве. В итоге комбинированная терапия обеспечила более существенное снижение уровня ЛПНП, чем использование любого из препаратов по отдельности. Этот вывод может стать основой для создания в будущем новых лекарств.
Как отмечает Алеся Бакулина, «для эффективной разработки лекарственных препаратов необходима цифровая платформа, которая откроет доступ к большим данным и позволит виртуально проводить тесты». Ученые надеются, что в будущем математическое моделирование позволит снизить число исследований in vitro и in vivo в пользу in silico (компьютерное моделирование эксперимента).
Работа над проектом шла на базе Научного центра мирового уровня «Цифровой биодизайн и персонализированное здравоохранение» Сеченовского Университета под руководством д.х.н, профессора Петра Тимашева в соавторстве с коллегами из Национального исследовательского Нижегородского государственного университета им. Н. И. Лобачевского.
Вместе с Алесей Бакулиной победителем в этой номинации стал проект Алексея Петренко из Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) под названием «Криптоанализ постквантовых примитивов на основе решеток на примере современных блокчейн Цифровой экономики РФ».
Конкурс проводился среди научных центров мирового уровня (НЦМУ) и международных математических центров мирового уровня (МЦМУ) в рамках реализации национального проекта «Наука и университеты». Его организатором выступило Министерство науки и высшего образования РФ.
В конкурсе принимали участие авторы научных проектов до 35 лет: сотрудники, студенты, аспиранты вузов, научно-исследовательских и других российских организаций. Жюри оценило 158 заявок и отобрало в финал 18 проектов. От Сеченовского Университета туда также попал проект аспирантки Полины Бикмулиной.
Сеченовский Университет готовит квалифицированных специалистов и трансформируется в исследовательский инновационный университет мирового уровня. Первый МГМУ является драйвером инноваций, обеспечивающим рост кадрового потенциала и технологическую независимость страны.
