Ученые Института цитологии РАН предложили модель, которая позволяет повысить точность предсказаний того, как потенциальные лекарственные соединения будут взаимодействовать с мембранами клеток пациента. Результаты исследования описаны в статье, опубликованной в научном журнале BioSystems.
Поиск и исследование новых лекарственных соединений — длительный и дорогостоящий процесс. При этом мало найти эффективное действующее вещество: нужно провести множество испытаний, а также отработать методы производства. Сегодня для этого активно используются методы цифрового моделирования химических соединений, не требующие затрат на реагенты и лабораторную инфраструктуру. Но для эффективного моделирования действия лекарств компьютерные алгоритмы должны быть максимально приближены к реальным экспериментам.
Авторы новой работы тестируют цифровые инструменты для изучения того, как малые молекулы потенциальных лекарственных соединений взаимодействуют с клеточной мембраной и меняют её физико-химические свойства (например, электростатический потенциал, плотность упаковки и эластичность). Это важно для понимания фармакокинетики, биодоступности и механизмов действия лекарств на клеточном уровне.
Ученые разработали надежный фреймворк для более точного предсказания того, как новые лекарственные соединения будут взаимодействовать с мембранами клеток. Моделирование помогает понять, как молекулы меняют жесткость или электростатику мембран, что может лежать в основе их антиоксидантного или противоопухолевого действия. Благодаря этому можно повысить точность компьютерного моделирования, а также отсеивать неэффективные или токсичные соединения на ранних этапах, сокращая количество дорогих лабораторных тестов.
Эксперименты проводились на три соединения класса флавоноидов — растительных пигментов, которые придают цвет овощам и фруктам и в то же время являются антиоксидантами, защищающими клетки от старения и повреждений. Исследователи сравнили результаты моделирования с реальными экспериментами в лаборатории и подтвердили высокую степень достоверности компьютерной симуляции.
