Эффективность биологических и химических препаратов: современные подходы

Эффективность биологических и химических препаратов: современные подходы

Ключевые слова

БИОЛОГИЧЕСКИЕ / БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕПАРАТЫ / ОРФАННЫЕ ПРЕПАРАТЫ / ПРЕПАРАТЫ КЛЕТОЧНОЙ И ТКАНЕВОЙ ТЕРАПИИ / СПЕЦИФИЧЕСКАЯ ИММУНОТЕРАПИЯ АЛЛЕРГИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЙ / БИОАНАЛОГИЧНЫЕ (БИОПОДОБНЫЕ) ПРЕПАРАТЫ / BIOLOGICAL AND BIOTECHNOLOGICAL PREPARATIONS / ORPHAN DRUGS / PREPARATIONS OF CELL AND TISSUE THERAPY / SPECIFIC IMMUNOTHERAPY OF ALLERGIC DISEASES / BIOSIMILARS

аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — олефир ю. в., медуницын н. в., авдеева ж. и., солдатов а. а., мовсесянц а. а.

В обзоре представлена информация, касающаяся вопросов разработки, проведения исследований и регистрации новых биологических препаратов, включая проблемы терминологии, классификации. Отражены проблемы и перспективы генно-инженерных лекарственных препаратов, особенности проведения сравнительных исследований по доказательству сходства/подобия биоаналогичного (биоподобного) и оригинального (референтного) препаратов, клинического применения и взаимозаменяемости препаратов, перспективы разработки биотехнологических лекарственных препаратов, экспертизы оценки качества биологических / биотехнологических препаратов , современные методы специфической иммунотерапии аллергических заболеваний с помощью рекомбинантных препаратов, а также вопросы клеточной технологии и тканевой инженерии. В обзоре также отражены вопросы, обсужденные на 14-й международной конференции «Высокие медицинские технологии XXI века» (24-31 октября 2015 года, Испания), связанные с фундаментальными и прикладными научными исследованиями, разработкой и внедрением новых технологий и современных лекарственных препаратов в клиническую медицинскую практику.

Связанные вопросы и ответы:

Какие основные различия между биологическими и химическими препаратами

Поделиться материалом со знакомыми или друзьями:

ЛЕКАРСТВА: Имеют четкую химическую формулу.

БАД: Нет определенной формулы, так как это биохимический коктейль.

ЛЕКАРСТВА: В своем составе имеют только то, что описано.

БАД: В составе есть что-то, что обеспечивает взаимодействие входящих компонентов и активацию нужного компонента в нужный момент.

ЛЕКАРСТВА: Лекарства по сути своей являются инородными для организма. Они обеспечивают временную подпорку при сбое какой-то функции. Примерно так же, как костыли при переломе ноги. Временно они нужны, но надо лечить ногу и избавляться от костылей.

БАД: Вносят в организм то, что организму дано при рождении, но теряется при жизни в неэкологической среде. То есть, они восполняют дефицит того, что в организме должно быть в норме.

ЛЕКАРСТВА: Каждое лекарство имеет определенную точку приложения. То есть, действует на определенную функцию, причем в одном направлении. Воздействует как бы на следствие, на симптом.

БАД: Производят глубинные перестройки в организме и это ведет к коррекции обменных процессов и иммунитета. То есть, воздействие идет на первопричину.

ЛЕКАРСТВА: У лекарств действие избирательное.

БАД: Действие комплексное.

ЛЕКАРСТВА: Результат после применения лекарства быстрый, иногда мгновенный, но он прекращается после прекращения введения лекарства.

БАД: При введении БАД появление результата иногда приходится ждать долго, но эффекты глубинные и долговременные, так как перестройка продолжается и после прекращения приема.

ЛЕКАРСТВА: Для лекарств очень четко надо знать дозы, так как между дозой терапевтической и токсической очень маленький промежуток. Можно передозировать.

БАД: Передозировка почти невозможна. Организм получает в микродозах суточную норму и расходует на биохимические реакции по мере необходимости, а лишнее выводит в не переработанном виде.

ЛЕКАРСТВА: В лекарствах зачастую список побочных эффектов гораздо больше, чем список показаний. Воздействие жесткое. Идет химическая реакция.

БАД: Побочных эффектов практически нет, так как при наличии определенной проблемы активизируется определенный фрагмент. Поэтому действие мягкое.

ЛЕКАРСТВА: У лекарств масса противопоказаний, исходящих из их механизма действия.

БАД: Единственное противопоказание — индивидуальная непереносимость.

ЛЕКАРСТВА: Лекарства производятся синтетически на заводах мед. препаратов.

БАД: БАДы производятся из экологически чистого природного сырья.

ЛЕКАРСТВА: Лекарства практически все имеют наполнители, то есть, в организм вводится много лишнего, что резко снижает процент полезно действующего начала и увеличивает аллергизацию.

БАД: Наполнителей нет. 100% действующего начала, поэтому так высока эффективность лечебно-профилактического воздействия.

ЛЕКАРСТВА: У лекарства возможны привыкания, психическая и физическая зависимость. И мы знаем, что есть зависимость на инсулин, на валидол, на психотропные препараты.

БАД: У Биологически Активных Добавок нет и не может быть зависимости.

Каковы основные преимущества использования биологических препаратов

В течение всей вегетации растения подвержены опасности заражения различными недугами вирусного, грибкового и бактериального характера. Для лечения начавшегося и прогрессирующего процесса, а также в профилактических целях необходимо своевременно проводить обработки соответствующими средствами.

Очень эффективны препараты биологического происхождения, работающие на основе полезных живых микроорганизмов (грибов, бактерий, вирусов). Они проникают внутрь растительных тканей, выделяют токсины, убивающие возбудителей заболеваний, а затем питаются продуктами их разложения. Кроме того, повышают иммунитет, не вызывают устойчивости у патогенов и не накапливаются в тканях плодов, поэтому отрицательного влияния на урожай не оказывают.

Биопрепараты считаются абсолютно безопасными для всей окружающей среды и для человека, в частности. Однако для сильно пораженных растений, когда болезнь зашла слишком далеко, они часто оказываются неэффективными. Применять их можно лишь на ранних стадиях развития заболевания или для профилактики. К тому же для активизации полезной микрофлоры требуются некоторое время и определенные температурные показатели (обычно в пределах +15…+28 °С), что сильно ограничивает применение.

Химические препараты убивают возбудителей разными способами: одни оказывают влияние на ферменты, другие работают на клеточном уровне, третьи нарушают процессы дыхания и пр. Спектр их воздействия очень обширен, а главное действующее вещество очень быстро вступает в бой и гарантированно искореняет фитопатогены. Химия максимально эффективна и надежна, что особенно важно для срочных обработок массово заболевших растений.

Однако все препараты химического происхождения токсичны, хоть и в разной степени, как для человека, так и для обитающих в почве полезных микроорганизмов, а также для всего окружающего пространства. Ядовитые вещества накапливаются в земле и при нарушении дозировок вполне могут вызвать ожоги растений. В пищу обработанный урожай нельзя употреблять, пока токсины не распадутся на более безопасные компоненты. Необходимо выдержать определенное время ожидания. Вредные микроорганизмы достаточно быстро привыкают к химическим фунгицидам, потому их приходится постоянно чередовать и менять.

В чем заключаются преимущества химических препаратов перед биологическими

В данном разделе пойдет речь о том, как смешивать препараты для получения многокомпонентных растворов. Есть ряд правил, которых следует придерживаться, чтобы выполнить работу безопасно и получить эффективный раствор. Вот основные:

1. Нельзя использовать более 3 препаратов одновременно. Еще лучше – ограничиться 2.
2. При сочетании биологических и химических средств важно учитывать, что препараты на основе бактерий работают только в тепле, температура их применения должна превышать 11 градусов. Также обязательно следует уточнять информацию в отношении каждого конкретного препарата, которая указана в инструкции.
3. Перед смешиванием препаратов обязательно проверяйте их на совместимость. Особенно тщательно следует проверять информацию, если нет в инструкции сведений.
4. Для приготовления смесей использовать нужно стеклянные или пластиковые емкости.
5. Перед приготовлением смеси, каждый препарат нужно развести отдельно и только потом смешивать.
6. Совмещайте средства с разным целевым действием, чтобы за одну обработку обеспечить более широкий спектр защиты. Например, можно соединять фунгициды с инсектицидами, регуляторы роста с биопрепаратами, контактный фунгицид с системным.
7. Для улучшения сцепления состава с растением в смесь стоит добавлять прилипатель – жидкое мыло, например. Но стоит выбирать моющее с нейтральным показателем рН, поскольку многие средства не переносят контакта со щелочью.
8. Нельзя превышать дозировку, указанную в инструкции, в противном случае смесь может стать очень токсичной.
9. После приготовления состава следует использовать его сразу же. Не рекомендуется хранить его более 3-х часов. Если после обработки смесь осталась, то нужно ее утилизировать.
10. Перед обработкой больших площадей, следует проверить действие на одном-двух растениях, чтобы проследить реакцию.

Как биологические и химические препараты взаимодействуют с почвой и растениями

Успехи искусственного интеллекта в создании вакцин от коронавируса известны всему миру. Компьютерные технологии сократили время разработки результативной вакцины буквально до нескольких месяцев, когда для классических методов исследований требуется минимум год-два.

Но на самом деле исследования куда глубже, чем можно представить. И касаются они не только вирусологии, но также профилактической медицины и нутрициологии, для которых анализируют натуральные органические соединения. Их существует десятки миллиардов, поэтому исследования вручную не слишком эффективны.

Клинические испытания требуют крупных инвестиций и могут длиться несколько лет. Для разработки нового препарата нужно протестировать на клеточных культурах десятки и сотни химических соединений, которые в дальнейшем нужно будет проверить и на живых организмах. Из-за этого все фазы клинических испытаний могут занять несколько лет.

Компьютерные мощности способны помочь исследователям, значительно ускорив процесс создания новых лекарственных препаратов, а также ощутимо сократить расходы на проведение дорогостоящих клинических испытаний. К примеру, британо-ирландская компания Nuritas использует искусственный интеллект для поиска активных органических соединений, которые в теории можно использовать для лечения и предотвращения болезней.

Как утверждают специалисты компании, технология анализа химических соединений с помощью искусственного интеллекта в 600 раз точнее и в десять раз быстрее, чем стандартные методики.

Впрочем, без человека пока еще не обойтись. После того, как нейросеть обнаруживает перспективное соединение, за глубокое исследование берутся биохимики.

За восемь лет сотрудники компании зарегистрировали 65 патентов в медицинской отрасли, сейчас компания активно разрабатывает препараты для восстановления мышц, нормализации метаболизма глюкозы и замедления клеточного старения.

Это лишь один из нескольких десятков проектов, которые изучают химические соединения для разработки диетических и биологических пищевых добавок, а также лекарственных препаратов. А развитие искусственного интеллекта в перспективе еще больше ускорит исследования и улучшит их результативность.

Как современные технологии влияют на разработку новых биологических и химических препаратов

Существующие группы пестицидов делятся на синтетические и органические. Первые создаются в промышленных лабораториях, а вторые представляют собой вещества естественного происхождения, но могут воспроизводиться в лабораториях для последующего применения в сельском хозяйстве органического типа.

Синтетические пестициды отличаются устойчивостью, длительным сроком годности, удобством применения, эффективно борются с целевыми вредителями, отличаются низкой токсичностью в отношении экологии и нецелевых организмов. Основные химикаты:

• органофосфаты, поражающие нервную систему (некоторые ограничены или запрещены из-за вредоносного воздействия);
• пиретроиды — аналог органических веществ, содержащихся в хризантемах (действуют на нервную систему);
• карбаматы, поражающие нервную систему, но менее токсичные по сравнению с органофосфатами;
• неоникотиноиды для защиты деревьев и листвы;
• хлорорганические вещества, запрещенные по большей части из-за вреда, наносимого окружающей среде;
• глифосфат («Раундап»), используемый в сельском хозяйстве для выращивания генетически модифицированных (ГМ) культур.

Органические сельскохозяйственные пестициды (биопестициды) представлены обширным списком веществ, выделяемых растениями. Вот несколько наиболее известных:

• ротенон, отпугивающий насекомых (вытяжка тропических растений, очень токсичная для рыбы);
• садоводческие масла, отпугивающие насекомых (некоторые вредят пчелам);
• медный купорос, применяемый от грибковых заболеваний и разных сорняков (опасен в высокой концентрации);
• Bt-токсин, который борется с определенными насекомыми и синтезируется в ГМ растениях.

Несмотря на натуральный состав и природные источники, биопестициды не так безвредны. При неправильном применении они вредят окружающей среде и человеку.

Какие существуют риски при использовании химических препаратов в сельском хозяйстве

В отличие от химических пестицидов, биологические способы защиты растений от вредных организмов более экологичны и безопасны. Красноярские ученые сравнили эффективность биологических и химических средств защиты растений. Результаты показали, что пестициды остаются чуть более эффективными в борьбе с вредителями и болезнями. Но биологические средства на основе микроорганизмов представляют перспективную и безопасную альтернативу. Результаты исследования опубликованы в сборнике конференции Web of Conferences .

В современном сельском хозяйстве особое внимание уделяется получению высококачественных экологически чистых урожаев. Для этого важно защищать растения от вредителей. Традиционно для борьбы с вредными организмами применяются пестициды. Однако их интенсивное или неправильное использование может привести к загрязнению окружающей среды и полученной сельскохозяйственной продукции, а также возникновению устойчивости у вредителей. Кроме того, пестициды представляют угрозу для здоровья человека, что требует соблюдения дополнительных мер безопасности при обработке растений. Поэтому последние годы в качестве альтернативы химическим пестицидам активно изучаются биологические средства защиты — микробиологические препараты. Они безопасны для человека и воздействуют исключительно на вредные организмы.

Ученые Красноярского научного центра СО РАН оценили эффективность биологических и химических средств защиты при выращивании ячменя и выяснили, могут ли биологические средства защиты растений по эффективности сравниться с химическими.

Специалисты оценили эффективность применения биологических препаратов на основе Триходермы ( Trichoderma harzianum subsp. Trigo ) и химических средств защиты при выращивании ярового ячменя сорта Оплот. Предпосевная обработка семян значительно снизила количество спор на зерне на 81% для биологических и 83% для химических препаратов. Это повысило лабораторную всхожесть семян на 12% при использовании биопрепарата и на 13% при применении химического препарата. Кроме того, обе схемы защиты увеличили выживаемость растений. Химические препараты оказали более выраженный эффект, увеличив выживаемость на 16%, а биологические — на 15%. Результаты также показали, что обработка исследуемыми препаратами увеличила урожайность ячменя: на 17% при применении биологических препаратов; на 22% для использования химических пестицидов.

«В Красноярском крае яровой ячмень является важной сельскохозяйственной культурой . Он используется не только для производства круп, но и в пивоварении, и в кормовых смесях для животных. Защита ячменя от болезней и вредителей оказывает прямое влияние на качество продуктов, поступающих на рынок. Исследования показали, что, хотя химические средства защиты растений продемонстрировали большую эффективность, биологические препараты являются перспективным вариантом для более экологически чистого производства сельскохозяйственной продукции. Обработка посевов ярового ячменя способствовала снижению количества растений, пораженных листостебельными болезнями, и оказала положительное влияние на развитие корневой системы. Наши исследования показали, что биологические средства — это не просто альтернатива химии, но и важный шаг к экологически безопасному сельскому хозяйству», — рассказал один из авторов исследования Александр Бобровский , кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник Красноярский научно-исследовательского института сельского хозяйства.

Может ли использование биологических препаратов заменить традиционные химические методы

Минеральные удобрения  – неминуемое следствие интенсивного ведения земледелия. В настоящее время их мировое производство равно 200—220 млн т/г, около 35—40 кг/г. на человека. Экологические последствия применения минеральных удобрений рассматривают с трех точек зрения: местное влияние удобрений на экосистемы и почвы, в которые они вносятся; влияние на другие экосистемы, их звенья; влияние на качество продукции, здоровье людей

В почве происходят такие изменения, которые приводят к потере плодородия. Для нейтрализации этого приходится вносить в почву минеральные удобрения. Но многие из них содержат посторонние примеси. В частности, внесение удобрений может повышать радиоактивный фон, приводить к накоплению тяжелых металлов. Главный способ сократить эти последствия – умеренное и научно обоснованное их применение (лучшие дозы, наименьшее количество вредных примесей, чередование с удобрениями органическими и пр.). Влияние удобрений на атмосферный воздух, как и воду, связано в основном с азотными формами.

Потери азота из удобрений составляют от 10 до 50% от его внесения. Негативное влияние на воды и их обитателей оказывают хлорсодержащие удобрения. Фосфорные формы удобрений содержат в своем составе фтор, тяжелые металлы и радиоактивные элементы. Минудобрения оказывают отрицательное воздействие как на растения, так и на качество продукции, а также на организмы, употребляющие ее.

При больших дозах азотных удобрений увеличивается риск заболеваний растений. Фосфор и калий, смягчают вредное воздействие азота. Но при высоких дозах и они вызывают легкие виды отравления растений. Хлорсодержащие удобрения (хлористый аммоний, хлористый калий), отрицательно воздействуют на животных и человека через воду. Пестициды – группа веществ, которые используются для уничтожения или уменьшения численности нежелательных для человека организмов. Гербициды – вещества, используемые для уничтожения растений; инсектициды – насекомых; фунгициды – грибов; акарициды – клещей. К пестицидам относят вещества, отпугивающие организмов, приносящих вред человеку или его изделиям (одежде, постройкам). Только около 1 % вносимых в среду ядов имеет непосредственный контакт с организмами, против которых они применяются. Экологическая вредность пестицидов зависит от их ядовитости, продолжительности жизни. В экологическом отношении особую тревогу вызывает ежегодное увеличение объемов применения пестицидов. Это связано не только с расширением обрабатываемых площадей, но и с привыканием организмов к пестицидам.