Наркотичните коктейли, като тези за лечение на рак, са най-добри, когато подходящите съставки се смесват в правилните пропорции - точно като алкохолните версии, предлагани в местния бар. И подобно на коктейлите, които обикновено пием, сумата от частите може да бъде по-добра от съставките самостоятелно - или да останем с нежелани странични ефекти. Публикуван в Сборника на Националната академия на науките (PNAS), нов модел, разработен в групата на проф. Ури Алон от катедрата по молекулярна биология на Института на Вайцман, може да опрости процеса на идентифициране на оптималните смеси за наркотични коктейли - - дори когато се изисква голям брой съставки.

коктейл

Наркотичните коктейли - както антибиотични, така и противоракови - се използват все по-често, тъй като, наред с други неща, едновременното атакуване на патогенни клетки с няколко различни метода може да намали риска от лекарствена резистентност. А лекарите и фармацевтичните компании се интересуват от напредъка на "миксологията на лекарствата", тъй като тя може да помогне за създаването на нови приложения за съществуващи лекарства, тъй като новите са скъпи за разработване и бавни за навлизане на пазара.

Но добавянето на лекарства заедно обикновено не води само до сумата от техните ефекти. Например, едно лекарство може да предупреди механизми в клетката, които изпомпват другите лекарства от клетката, като по този начин променят дозата, при която другите лекарства ще бъдат ефективни. И обратно, страничните ефекти могат да се добавят, така че изследователите често искат да идентифицират възможно най-ниската доза от дадено лекарство. И с обикновено четири или повече лекарства, добавени заедно в химиотерапевтични коктейли, броят на възможните комбинации и дози е астрономичен: би било невъзможно да се тестват всички, за да се постигне оптималната комбинация. Това препятствие е известно като „проблемът с комбинаторната експлозия“.

Добавянето на наркотици заедно обикновено не води само до сумата от техните ефекти. Поради проблема с комбинаторната експлозия, казват студентите от изследването Анат Цимер и Итай Кацир, ръководители на проучването, коктейлите от наркотици често се приготвят, без да има добър начин за прогнозиране на крайния резултат. Цимер, Кацир и проф. Алон разработиха метод, който изисква само малък брой измервания върху двойки лекарства, като по този начин се заобикаля необходимостта от астрономически брой измервания.

Тестовете се провеждат върху човешки ракови клетки или бактерии, отглеждани в лабораторни ястия. Групата тества всяко лекарство - поотделно и по двойки - за да разбере ефектите при няколко различни дози. Това позволи на изследователите да определят как лекарството А влияе върху действията на лекарството В и обратно; след това новият математически модел беше екстраполиран, за да се предскажат взаимодействията между три, четири и повече лекарства в комбинация. По-нататъшното тестване показа, че моделът се представя по-добре от съществуващите методи за справяне с проблема с комбинаторната експлозия; по този начин изследователите, използващи модела, няма да имат нужда да тестват всяка възможна комбинация, за да достигнат оптималните дози в коктейлите с наркотици.

„Има спешно търсене на методи, които могат да предскажат как ще работят коктейлите с наркотици“, казва Кацир. "Този модел може да отнеме голяма част от скъпите предположения от процеса на разработване на такива коктейли."

„Моделът може да се окаже особено полезен за персонализирана медицина - например при рак - защото всеки тумор може да реагира по различен начин на едни и същи лекарства“, добавя Цимер. "Предоставя начин за смесване на този перфектен коктейл, без да се налага да изпробвате всички възможни комбинации."