Ученые МФТИ создали платформу для анализа лекарств на кардиотоксичность. Они разработали новый подход к оценке аритмогенности лекарственных препаратов. Результаты работы помогут более точно оценивать риск возникновения аритмий при тестировании новых медикаментов. Статья опубликована в журнале Cardiovascular Toxicology.
Аритмогенность — это способность вызывать или увеличить вероятность возникновения аритмий, то есть нарушения нормального ритма сердечных сокращений. Она может проявляться в различных формах, включая слишком быстрые (тахикардия), слишком медленные (брадикардия) или нерегулярные сердечные ритмы.
Традиционно для оценки влияния препаратов на нарушение сердечного ритма использовался так называемый «удлиненный интервал QT» (период на электрокардиограмме, который отражает время деполяризации и реполяризации желудочков сердца; его удлинение может свидетельствовать о повышенном риске аритмий). Новые научные данные ставят под сомнение надёжность этого показателя для оценки вероятности нарушений сердечного ритма и внезапной смерти, поскольку аритмогенность и кардиотоксичность препаратов продолжает выявляться уже после выхода препарата на рынок.
Ученые МФТИ предложили новый подход к оценке лекарственных средств на аритмогенность, сочетающий оценку электрофизиологических и морфологических характеристик кардиомиоцитов с компьютерным моделированием.
Сопоставление in vitro и in silico части исследования по определению риска аритмогенности лекарственных средств. Источник: Cardiovascular Toxicology
«Мы создали новую платформу для тестирования препаратов, объединяющую in vitro и in silico подходы. В работе использовались кардиомиоциты (клетки миокарда, отвечающие за сокращение и расслабление сердца), полученные из стволовых клеток человека (hiPSC-CM). Эксперименты проводились как in vitro, так и с помощью компьютерного моделирования in silico, что делает полученные результаты максимально достоверными», — рассказала первый автор статьи Анастасия Синицына, инженер-исследователь лаборатории экспериментальной и клеточной медицины Института биофизики будущего МФТИ.
В ходе исследования было продемонстрировано, что использование этой интегративной платформы позволяет заранее предсказать клинические проявления побочных эффектов препаратов, таких как лидокаин и циклофосфамид.
В частности, моделирование действия лидокаина показало, что разные концентрации лекарственного вещества могут вызывать разный эффект: как провоцировать появление аритмии, так и предотвращать её.
На примере циклофосфамида, который является противоопухолевым препаратом, была продемонстрирована возможность моделирования влияния лекарства не только на ионные каналы, но и на межклеточные структуры.
Также внимание учёных привлек препарат мексилетин, который ошибочно признавался аритмогенным по данным компьютерного моделирования, и хинидин, ассоциирующийся с высокой вероятностью желудочковых аритмий. In-silico подход позволил связать действие хинидина на ионные каналы сердечных клеток с повышенной вероятностью возникновения спиральных волн, предвестников тахикардии. Мексилетин наоборот показал антиаритмический эффект, что совпадает с экспериментальными данными и подтверждает эффективность разработанного подхода к доклиническому скринингу лекарственных средств.
Результаты исследования учёных могут существенно повлиять на фармацевтическую промышленность, улучшив процесс разработки безопасных лекарств и снизив риски, связанные с их применением.
