Номинация: «Перспективный проект»

Номинация: «Перспективный проект»
Тема проекта:
«Разработка альтернативных моделей in vitro для скрининга антидотов при
отравлениях фосфорорганическими пестицидами»
Организация, представляющая проект:
ФГУ «Федеральный центр токсикологической и радиационной безопасности
животных - ВНИВИ»
Руководитель проекта:
Хамзина Елена Юрьевна, старший научный сотрудник, кандидат
биологических наук
Аннотация
Вопрос
внедрения
альтернативных
методов,
в
том
числе
культуральных, для изучения токсичности и безопасности лекарственных
средств в систему доклинических исследований в России остается
незавершенным, между тем, в Европе оценка токсичности препаратов in vitro
активно используется
клиническими
во
многих
испытаниями.
сферах биотехнологии
Основными
мотивами
для
наравне с
внедрения
альтернативных методов являются этические соображения, исключающие
эксперименты на животных и экономические, предусматривающие снижение
материальных затрат на оценку безопасности потенциальных лекарственных
средств (Л.В. Коломбет и др., 2008; Г.Т. Айтдинов и др., 2008). Интеграция
России
в
европейские
экономические
структуры,
в
частности,
предполагаемое вступление в ВТО, потребует принятия аналогичных
европейским
законодательных
актов,
ограничивающих
использование
животных для токсикологических испытаний (А.П. Еськов и др., 2003; Т.П.
Денисова, Е.В. Симонова, 2008).
Положительными сторонами системы альтернативных методов оценки
in vitro являются не только этические соображения, но и экономичность,
высокая
степень воспроизводимости
результатов
опытов,
вследствие
идентичности условий его проведения, отсутствие влияния каких-либо
дополнительных факторов, и оперативность в получении информации (Н.Р.
Дядищев и др., 1998; Г.Т. Айтдинов и др., 2008; J. Norman-Horward, 2000; R.
Clothier et al, 2000).
В ФГУ «ФЦТРБ-ВНИВИ» был синтезирован ряд антидотов для
лечения отравлений фосфорорганическими пестицидами, эффективность
которых
установлена,
кроме
того
была
прослежена
особенность
фармакологических и токсикологических эффектов химических препаратов
на биообъектах разного уровня организации, начиная от клеточного
(культура клеток) и органно-тканевого (изолированный отрезок тощей кишки
кролика) до организменного.
На базе Испытательного центра, который является структурной
единицей
ФЦТРБ-ВНИВИ
(функция
сертифицирование
-
пищевой
продукции, кормов) или лаборатории культур клеток и гибридомной
технологии,
возможно
формирование
подразделения,
занимающегося
тестированием фармакологических средств на биообъектах различного
уровня, включая клеточный.
Информация о заявителе
Название
организации:
«Федеральный
центр
токсикологической
и
радиационной безопасности животных - ВНИВИ»
Адрес юридический (он же фактический): РТ, Казань, Научный городок-2.
Адрес электронной почты, страницы в Интернете: vnivi@mail.ru, www.vnivi.ru.
Фамилия, имя, отчество руководителя организации, номер телефона, факс:
Иванов Аркадий Васильевич.
Телефон/факс (843)239-53-33.
Направления деятельности организации:
-
экотоксикологический, радиоэкологический и эпизоотологический
мониторинг в регионах РФ;
-
- разработка и совершенствование средств диагностики, профилактики
и лечения животных при токсикозах, радиационном и биологическом
поражениях;
- разработку комплекса мероприятий по предотвращению поступления в РФ
токсических
веществ,
радионуклидов
и
возбудителей
инфекционных
заболеваний;
- хранение, поддержание и изучение особо опасных микроорганизмов;
- производство и реализацию лекарственных средств;
- послевузовская образовательная деятельность;
- деятельность в качестве Органа по сертификации продукции.
Инновационный
потенциал:
на
базе
ФГУ
"Федеральный
центр
токсикологической и радиационной безопасности животных" образован отдел
био- и нанотехнологий с целью расширения спектра перспективных
исследований на молекулярном уровне. Исследования в нанометровом
диапазоне
позволят
диагностике,
предприятию
профилактике
и
создать
лечению
уникальные
технологии
инфекционных
по
заболеваний.
Специалистами ФГУ "ФЦТРБ-ВНИВИ" на сегодняшний день разработаны
уникальные технологии и лекарственные препараты, позволяющие вести
борьбу с такими заболеваниями как, африканская чума свиней, бешенство,
сибирская
язва
и
другие.
В
настоящее
время
Федеральный
центр
токсикологической и радиационной безопасности животных продолжает
совместные научные исследования с учреждениями Сибирского отделения
РАСХН по проблеме совершенствования средств и методов мониторинга,
диагностических тест-систем и эффективных средств защиты животных от
опасных
болезней
и
загрязнения
окружающей
среды
техногенными
токсическими веществами и радиоактивными элементами.
В 2010 году сотрудники отдела радиобиологии проводили локальный
научно-практический
эксперимент
по
использованию
радиационных
технологий для повышения урожайности сельхозкультур, ускорения их
развития, созревания и улучшения качества сырья. Используемые технологии
полностью безопасны для обслуживающего персонала, не связаны с введением
радиоактивных веществ в почву, в обрабатываемые семена и получаемую
продукцию
Производственный и трудовой потенциал, в т.ч.:
а) среднесписочная численность работающих: 400 человек.
б) наличие производственных мощностей: для выполнения НИР и
дальнейшей коммерциализации проекта задействованы сотрудники 2
лабораторий, научно - исследовательская деятельность проводится на базе
лаборатории культур клеток и гибридомной технологии, обеспечена
необходимым оборудованием и расходными материалами. Для выполнения
поставленных задач ФГУ «Федеральный центр токсикологической и
радиационной безопасности животных» имеет лицензии на: образовательную
деятельность (№
283173
от
7.11.2007
г.);
выполнение
работ
с
микроорганизмами и ядами биологического происхождения 2-4 групп
патогенности (№77.99.18.001.Л.000223.01.07 от 18.01.2007 г.); деятельность
по производству лекарственных средств, предназначенных для животных (№
00-08-1-000072 от 28.07.08 г.); фармацевтическая деятельность, включающая
оптовую
и
розничную
торговлю
лекарственными
средствами
(№ 00-08-2-000071 от 28.07.08 г.); работы с использованием облучательной
техники (№ВО-03-205-1435 от 27.09.06 г.) и др.
Данные о руководителе проекта.
Ф.И.О.: Хамзина Елена Юрьевна.
Основное место работы: ФГУ «ФЦТРБ-ВНИВИ».
Должность: старший научный сотрудник.
Почтовый адрес: г. Казань, ул. Парковая, д.4, кв.7.
Электронная почта: lenahamina@yandex.ru
Ученая степень: кандидат биологических наук.
Перечень важнейших работ:
1.Хамзина, Е.Ю. Определение токсических доз карбофоса и хлорофоса на
перевиваемых культурах клеток MDBK и ВНК 21/13-02. Э.М. Зухрабова,
Е.Ю. Хамзина, Р.Я. Гильмутдинов, Р.М. Асланов// Ученые записки
Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э.
Баумана. – 2008. – т. 195. - С. 103-105.
2.Хамзина, Е.Ю. Использование экстрактов из тканей органов плодов коров
при культивировании перевиваемых клеток. А.В. Иванов, Э.М. Плотникова,
Е.Ю. Хамзина, Ю.М. Кириллова// Ветеринарный врач.- Казань. - 2010.- №2.С.33-37.
Современное состояние исследований и разработок в области
реализации проекта. Новизна предлагаемого подхода по сравнению с
известными.
В 1998г в ЕС была принята директива о косметике (76/768/ЕЕС),
ограничивающая токсикологические тестирования средств личной гигиены,
косметики, бытовых продуктов на животных, если есть альтернативные
методы анализа in vitro. В Европе оценка токсичности препаратов in vitro
сопоставима по сложности и тщательности с клиническими испытаниями.
Широкое
количество
применение
животных,
уже
имеющихся
необходимых
тестов
для
позволило
реализации
сократить
Европейской
программы REACH, на 70-80%.
В 1998г Малышевой М.В. и Рязановой Р.А. разработана схема
тестирования химических веществ на клеточных культурах.
Описаны
приемы определения нормативов для альтернативных методов, где тестобъектами являются клетки млекопитающих, при токсикологических
испытаниях сложных смесей неустановленного химического состава ( ЗАО
Фирма “ ВМК-ИНВЕСТ”, Москва, Еськов А.П., Каюмов Р.И., Соколов А.Е.
Токсикологические испытания. Альтернативные методы. Токсикологический
вестник №5, сентябрь-октябрь 2003 С.25-29, Москва). В России разработана
и проходит регистрацию в Росздравнадзоре первая альтернативная методика
с использованием пресноводных плоских червей – планарий. Методика
основана
на
прижизненной
компьютерной
морфометрии
процесса
регенерации планарий, при которой измеряется величина отрастания
регенерирующей
головной
части
тела животного
с использованием
видеокомпьтерного комплекса, оснащенного оригинальным программным
обеспечением (Л.В. Коломбет и др., 2008).
В Татарстане клеточные культуры для оценки токсичности веществ, в
частности фосфорорганических пестицидов и их антидотов, используют
лишь в ФГУ ФЦТРБ
г. Казань.
Новизна предлагаемого нами подхода
заключается в том, что культуры клеток используются для предварительного
скрининга препаратов, обладающих потенциальными лечебными свойствами
применительно к фосфорорганическим пестицидам. При этом определяется
как цитотоксичность нового антидота, так и его терапевтический эффект,
проявляющийся при сокультивировании
его с пестицидом на клеточном
монослое. Если антидот обладает высокой цитотоксичностью или слабыми
антидотными свойствами, то вносятся корректировки в его состав.
Сущность предлагаемой разработки.
Согласно
рекомендациям
организации
экономического
сотрудничества и развития, для того чтобы оценить воздействие на организм
того или иного вещества, необходимо поставить опыты на 430 животных.
Тестирование одного пестицида занимает около двух лет и требует
извращенного убийства 10 000 различных животных. Многочисленными и
длительными исследованиями ведущих ученых – токсикологов опровергнута
очередная ложь об экспериментах на животных организмах как о
достоверном, дешевом и единственно возможном способе проверки новых
компонентов
в
пищевой,
фармакологической
или
косметической
промышленности (J. Hughes et al, 1996; C. Grillo et al, 1999; B. Chlopkicz,
2001; C. Clemendson et al, 2002). Использование культуральных моделей
позволяет сократить сроки биологических испытаний и оценить степень
риска отдаленных последствий различных ксенобиотиков (Т.В. Бойко, 1999;
С.И. Успенская и др., 1999; О.Б. Серегина, Н.Б. Леонидов, 2000; А.
Warshavsky et al, 2001; J. Kialy et al, 2008).
Учитывая сельскохозяйственную направленность предприятия, в
разрабатываемых тест- системах были использованы перевиваемые линии
клеток животных. Все линии были проверены на соответствие требованиям
каталога «Специализированной коллекции перевиваемых соматических
клеточных культур сельскохозяйственных
и промысловых животных» и
паспортизированы.
В опытах для экспериментальной затравки клеточного монослоя
использовали фосфорорганические пестициды: карбофос (АДВ 50%) и
хлорофос (АДВ 94,7%), а также холинолитики А-2, А-3, А-4, А-5, А-6, А-7,
ГС-2, ГС-3, которые были синтезированы в лаборатории химического
синтеза отдела токсикологии ФГУ «ФЦТРБ-ВНИВИ», под руководством
д.х.н., профессора Р.Д. Гареева. Из проведенных цитотоксикологических
исследований с применением почечных линий перевиваемых культур клеток
животных был произведен отбор холинолитиков перспективных для
дальнейшего использования в качестве терапевтических средств.
Проводимые
определения
нами
исследования
положительных
позволили
терапевтических
сократить
эффектов,
срок
оказываемых
новыми антидотами, до 3 мес. Следует учесть, что за этот период было
протестировано 8 антидотов. Полученные нами данные позволили выбрать
лучший антидот, его защитные свойства были подтверждены в ходе
последующих экспериментов на животных. В результате сократилось
количество лабораторных животных и снизились экономические потери,
связанные с их содержанием.
Рис. 1 - Контроль, чистая среда без добавления веществ
Рис. 2 - Проявление цитотоксического эффекта при внесении в
культуральную среду карбофоса в дозе 0,008 мг/мл клеточной суспензии
Рис. 3 - Уменьшение цитотоксического эффекта при совместном
культивировании карбофоса и антидота А-7
Права на интеллектуальную собственность.
Патент на стадии оформления.
Рынок сбыта.
Вопрос
внедрения
альтернативных
методов,
в
том
числе
культуральных, для изучения токсичности и безопасности лекарственных
средств
в
систему
доклинических
исследований
в
России
остается
незавершенным, между тем, в Европе оценка токсичности препаратов in vitro
активно
используется
во
многих
сферах
биотехнологии
наравне
с
клиническими
испытаниями.
Основными
мотивами
для
внедрения
альтернативных методов являются этические соображения, исключающие
эксперименты на животных и экономические, предусматривающие снижение
материальных затрат на оценку безопасности потенциальных лекарственных
средств (Л.В. Коломбет и др., 2008; Г.Т. Айтдинов и др., 2008). Потребители фармацевтические
институты,
компании,
разрабатывающие
химические
композитные
научно-исследовательские
материалы
для
медицины,
сельского хозяйства, пищевой промышленности.
Порядок коммерциализации результатов разработки.
По данной теме защищена одна кандидатская диссертация. В данный
момент
проводиться
исследование
цитотоксического
влияния
нового
токсического агента - БИ-58 на культуру клеток НГУК-1. Исследования
проводятся силами сотрудников лаборатории культур клеток и лаборатории
сильнодействующих и ядовитых веществ. В 2010 г работа стала победителем
программы "Участник Молодежного Научно- Инновационного Конкурса"
("У.М.Н.И.К."), проводившегося в г.Казани. После завершения лабораторных
исследований планируется запатентовать методы определения токсичности
веществ на культурах клеток животных, а затем и вывод на фармацевтический
рынок предлагаемых тест - систем.
Состояние и источники инвестирования в реализацию проекта.
НИР проводится за счет средств бюджета.