Բաբայան, Նելլի Սամվելի

Կենսաբանություն

Աշխատությունը նվիրված է նոր սինթետիկ պորֆիրինային միացությունների կառուցվածքային առանձնահատկությունների և կենսաբանական ակտիվության միջև փոխկապակցվածության փորձարարական ուսումնասիրությանը՝ բջջային և կենսաքիմիական մոդելներում դրանց հակաուռուցքային ներուժի գնահատման նպատակով։ Հետազոտության կենտրոնում տարբեր կառուցվածք ունեցող պորֆիրինների համեմատական վերլուծությունն է, որի միջոցով փորձ է արվում պարզել, թե մոլեկուլի կառուցվածքի փոփոխությունները ինչպես կարող են անդրադառնալ կենսաբանական հատկությունների, բջիջների հետ փոխազդեցության և հակաուռուցքային ազդեցության արտահայտվածության վրա։ Պորֆիրինները դիտարկվում են որպես կառուցվածքային փոփոխությունների լայն հնարավորություններ ունեցող միացությունների դաս, ինչը թույլ է տալիս ստանալ տարբեր ֆիզիկաքիմիական և կենսաբանական բնութագրերով ածանցյալներ և ուսումնասիրել դրանց կառուցվածք–ակտիվություն կապերը։ Հիմնական ուշադրությունը կենտրոնացված է այն հարցի վրա, թե մոլեկուլի առանձին կառուցվածքային տարրերի փոփոխությունը ինչպիսի ազդեցություն կարող է ունենալ փորձարկվող միացության ակտիվության վրա։ Դիտարկվում են պորֆիրինային օղակի կառուցվածքը, ծայրամասային տեղակալիչների բնույթը և դասավորությունը, մոլեկուլի լիցքային հատկությունները, հիդրոֆիլ և հիդրոֆոբ հատվածների հարաբերակցությունը, լուծելիությունը և կենսաբանական միջավայրում վարքագիծը։ Այս պարամետրերի համադրումը հնարավորություն է տալիս տարբեր միացությունները դասակարգել ըստ կառուցվածքային առանձնահատկությունների և համեմատել դրանց կենսաբանական ազդեցությունները։ Կառուցվածք–ակտիվություն հարաբերությունների ուսումնասիրությունը կարևոր է նրանով, որ հնարավորություն է տալիս ոչ միայն առանձնացնել առավել ակտիվ միացությունները, այլև հասկանալ, թե կոնկրետ կառուցվածքային փոփոխություններից որոնք կարող են նպաստել կամ, հակառակը, սահմանափակել ցանկալի կենսաբանական ազդեցությունը։ Հետազոտության առանցքային բաղադրիչը in vitro փորձարարական համակարգերում միացությունների գնահատումն է։ Նման մոտեցումը հնարավորություն է տալիս վերահսկվող պայմաններում ուսումնասիրել նյութերի ազդեցությունը ընտրված բջջային մոդելների վրա, համեմատել տարբեր միացությունների ակտիվությունը և բացահայտել դոզայից ու ազդեցության տևողությունից կախված փոփոխությունները։ Բջջային կենսունակության գնահատումը կարող է ծառայել որպես հիմնական ցուցանիշներից մեկը՝ պարզելու համար, թե փորձարկվող նյութը որքանով է նվազեցնում ուռուցքային բջիջների կենսունակությունը։ Միաժամանակ կարևոր է տարբերակել ընդհանուր ցիտոտոքսիկ ազդեցությունը հնարավոր ընտրողական հակաուռուցքային ակտիվությունից։ Այդ նպատակով հետազոտական մոտեցումը կարող է ներառել տարբեր բջջային մոդելների համեմատություն և ստացված արդյունքների բազմագործոն գնահատում։ Առանձին ուշադրություն է հատկացվում ակտիվության քանակական բնութագրմանը։ Տարբեր կոնցենտրացիաներում ստացված փորձարարական տվյալները հնարավորություն են տալիս կառուցել ազդեցության կախվածություններ և համեմատել միացությունների հարաբերական ակտիվությունը։ Այսպիսի տվյալների վիճակագրական մշակումը կարևոր է կառուցվածքային տարբերությունների և կենսաբանական ազդեցությունների միջև հավաստի կապերի բացահայտման համար։ Միևնույն ժամանակ գնահատվում է փորձերի վերարտադրելիությունը, քանի որ միայն կայուն և կրկնվող արդյունքները կարող են հիմք հանդիսանալ միացությունների հատկությունների վերաբերյալ հիմնավորված եզրակացությունների համար։ Հետազոտության մեջ կարևոր նշանակություն ունի պորֆիրինների ֆիզիկաքիմիական հատկությունների ուսումնասիրությունը։ Լուծելիությունը, կայունությունը, ագրեգացման հակումը և կենսաբանական միջավայրում մոլեկուլի վիճակը կարող են էապես ազդել փորձարարական արդյունքների վրա։ Նույնիսկ բարձր ներքին ակտիվություն ունեցող նյութը կարող է սահմանափակ արդյունավետություն ցուցաբերել, եթե համապատասխան միջավայրում վատ է լուծվում կամ ձևավորում է այնպիսի ագրեգատներ, որոնք փոխում են դրա հասանելիությունը բջիջների համար։ Հետևաբար կառուցվածք–ակտիվություն կապերի գնահատման ժամանակ անհրաժեշտ է կենսաբանական տվյալները դիտարկել նյութերի ֆիզիկաքիմիական բնութագրերի հետ համատեղ։ Առանձին ուղղություն է միացությունների լիպոֆիլության և հիդրոֆիլության հավասարակշռության ուսումնասիրությունը։ Այս հատկանիշը կարող է կապված լինել բջջային թաղանթների հետ փոխազդեցության և ներբջջային կուտակման առանձնահատկությունների հետ։ Ծայրահեղ բարձր հիդրոֆոբությունը կարող է սահմանափակել ջրային միջավայրում նյութի վարքագիծը, մինչդեռ չափազանց բարձր հիդրոֆիլությունը կարող է ազդել կենսաբանական թաղանթների հետ փոխազդեցության վրա։ Այդ պատճառով կառուցվածքային փոփոխությունների նպատակահարմարությունը գնահատվում է մի շարք փոխկապակցված հատկությունների համատեքստում, այլ ոչ միայն մեկ ցուցանիշով։ Կարևորվում է նաև պորֆիրինային միացությունների բջջային կուտակման հնարավոր տարբերությունների ուսումնասիրությունը։ Մոլեկուլի չափը, լիցքը և տեղակալիչների բնույթը կարող են պայմանավորել բջջային միջավայրի հետ փոխազդեցության առանձնահատկությունները։ Տարբեր կառուցվածքային տարբերակների համեմատությունը հնարավորություն է տալիս պարզել, թե կենսաբանական ակտիվության փոփոխությունը որքանով կարող է կապված լինել բջջային հասանելիության կամ ներբջջային տեղաբաշխման տարբերությունների հետ։ Այսպիսի ուսումնասիրությունները կարող են նպաստել գործողության հնարավոր մեխանիզմների վերաբերյալ հետագա հետազոտական վարկածների ձևավորմանը։ Հետազոտության կարևոր խնդիր է պարզել, թե դիտարկվող կենսաբանական ազդեցությունը ինչպիսի բջջային գործընթացների հետ կարող է կապված լինել։ Բջջային կենսունակության նվազումը կարող է ունենալ տարբեր կենսաբանական հիմքեր, ուստի միայն վերջնական ազդեցության չափումը միշտ չէ, որ բավարար է նյութի գործողության բնույթը հասկանալու համար։ Այդ պատճառով կարող են ուսումնասիրվել բջջային կառուցվածքի և նյութափոխանակության փոփոխությունները, բջջային ցիկլի խանգարումները, ծրագրավորված բջջային մահվան հետ կապված ցուցանիշները և օքսիդավերականգնման հավասարակշռության փոփոխությունները։ Նման տվյալների համադրումը հնարավորություն է տալիս ավելի ամբողջական պատկերացում կազմել ակտիվ միացությունների կենսաբանական ազդեցության վերաբերյալ՝ առանց մեկ մեխանիզմը նախապես որպես միակ բացատրություն ընդունելու։ Պորֆիրինների առանձնահատկություններից ելնելով՝ կարևոր կարող են լինել նաև դրանց լուսաֆիզիկական հատկությունների ուսումնասիրությունները։ Որոշ պորֆիրինային կառուցվածքներ ունակ են լույսի էներգիան կլանելու և համապատասխան պայմաններում մասնակցելու ֆոտոքիմիական գործընթացների։ Հետևաբար կառուցվածքային փոփոխությունները կարող են ազդել ոչ միայն անմիջական կենսաբանական ակտիվության, այլև լույսի հետ փոխազդեցության բնութագրերի վրա։ Այս ուղղությամբ ստացված տվյալները կարող են կարևոր լինել այն միացությունների առանձնացման համար, որոնց հետագա ուսումնասիրությունը հետաքրքրություն է ներկայացնում լուսազգայունացվող կենսաբանական գործընթացների համատեքստում։ Միաժամանակ անհրաժեշտ է տարբերակել լույսից անկախ և լուսային պայմաններով պայմանավորված ազդեցությունները, որպեսզի յուրաքանչյուր միացության ակտիվությունը ճիշտ մեկնաբանվի։ Հատուկ ուշադրություն է հատկացվում ընտրողականության խնդրին։ Հակաուռուցքային ներուժ ունեցող նյութի գնահատման ժամանակ կարևոր է ոչ միայն ուռուցքային բջիջների կենսունակության նվազեցումը, այլև հասկանալը, թե ազդեցությունը որքանով է տարբեր դրսևորվում տարբեր բջջային մոդելներում։ Բարձր ընդհանուր ցիտոտոքսիկությունը ինքնին բավարար չափանիշ չէ հեռանկարային միացություն առանձնացնելու համար։ Այդ պատճառով կառուցվածք–ակտիվություն ուսումնասիրությունը կարող է ուղղված լինել այնպիսի կառուցվածքային տարբերակների հայտնաբերմանը, որոնք ցուցաբերում են առավել նպաստավոր ակտիվության և ընտրողականության հարաբերակցություն։ Այս մոտեցումը հնարավորություն է տալիս հետագա հետազոտությունների համար առանձնացնել ոչ միայն ամենաակտիվ, այլև կենսաբանական հատկությունների առավել հավասարակշռված համակցություն ունեցող թեկնածուները։ Հետազոտության մեջ կարող է ուսումնասիրվել նաև տարբեր տեղակալիչների էլեկտրոնային և տարածական ազդեցությունը։ Պորֆիրինային համակարգում կատարված կառուցվածքային փոփոխությունները կարող են փոխել էլեկտրոնային խտության բաշխումը, մոլեկուլի տարածական կառուցվածքը և այլ մոլեկուլների հետ փոխազդեցության հնարավորությունները։ Այս գործոնների համադրումը կենսաբանական տվյալների հետ հնարավորություն է տալիս ձևավորել ավելի համակարգված պատկերացում այն մասին, թե ինչպիսի կառուցվածքային հատկանիշներն են կապված ակտիվության բարձրացման կամ նվազման հետ։ Այդպիսի օրինաչափությունները կարող են օգտագործվել հետագա միացությունների նախագծման տեսական հիմք ստեղծելու համար։ Կարևոր տեղ է հատկացվում քանակական կառուցվածք–ակտիվություն մոտեցումներին։ Եթե ուսումնասիրվող միացությունների քանակը և փորձարարական տվյալների ծավալը բավարար են, հնարավոր է տարբեր մոլեկուլային բնութագրիչների և կենսաբանական ակտիվության միջև վիճակագրական կապերի գնահատում։ Այդպիսի վերլուծությունը կարող է ներառել մոլեկուլի ֆիզիկաքիմիական պարամետրերը նկարագրող ցուցանիշների համադրումը փորձարարական ակտիվության տվյալների հետ։ Մոդելավորման նպատակը ոչ միայն արդեն ուսումնասիրված միացությունների դասակարգումն է, այլև կառուցվածքային օրինաչափությունների բացահայտումը, որոնք կարող են օգտակար լինել հետագա հետազոտությունների ուղղությունները որոշելու համար։ Միաժամանակ ընդգծվում է մոդելների վավերացման անհրաժեշտությունը, քանի որ փոքր կամ միատարր տվյալների հավաքածուի վրա կառուցված հարաբերակցությունները կարող են սահմանափակ կանխատեսողական արժեք ունենալ։ Առանձին ուշադրություն է հատկացվում փորձարարական տվյալների վիճակագրական մշակմանը։ Տարբեր խմբերի միջև տարբերությունների գնահատումը, չափումների տատանումների հաշվառումը և կրկնվող փորձերի արդյունքների համադրումը անհրաժեշտ են ստացված եզրակացությունների հավաստիության համար։ Կենսաբանական փորձերի բնական փոփոխականությունը պահանջում է արդյունքների զգուշավոր մեկնաբանություն և բավարար վերահսկիչ պայմանների կիրառում։ Հատկապես կառուցվածք–ակտիվություն հարաբերությունների դեպքում կարևոր է խուսափել պատահական տարբերությունները կառուցվածքային օրինաչափությունների հետ նույնացնելուց։ Հետազոտության մեթոդաբանական հիմքում համադրվում են օրգանական և կենսաբժշկական քիմիայի, բջջային կենսաբանության, կենսաքիմիայի և վիճակագրական վերլուծության մոտեցումները։ Սինթեզված միացությունների կառուցվածքային բնութագրումը լրացվում է դրանց ֆիզիկաքիմիական հատկությունների գնահատմամբ, որից հետո իրականացվում է կենսաբանական ակտիվության համեմատական ուսումնասիրություն։ Նման հաջորդականությունը հնարավորություն է տալիս կառուցել կապ մոլեկուլային կառուցվածքի և դիտարկվող կենսաբանական արդյունքի միջև։ Ստացված տվյալների համակցված վերլուծությունը կարող է առանձնացնել առավել նշանակալի կառուցվածքային գործոնները և սահմանել հետագա ուսումնասիրությունների համար հետաքրքրություն ներկայացնող միացությունների շրջանակը։ Աշխատության գիտական նշանակությունը պայմանավորված է նոր պորֆիրինային կառուցվածքների կենսաբանական հատկությունների վերաբերյալ տվյալների ընդլայնմամբ և դրանց կառուցվածք–ակտիվություն օրինաչափությունների բացահայտման հնարավորությամբ։ Նման հետազոտությունները կարող են նպաստել այն մոլեկուլային հատկանիշների ավելի լավ ըմբռնմանը, որոնք կապված են հակաուռուցքային ակտիվության հետ, ինչպես նաև հիմք ստեղծել առավել հեռանկարային կառուցվածքների հետագա նախակլինիկական ուսումնասիրությունների համար։ Միաժամանակ in vitro արդյունքները դիտարկվում են որպես հետազոտության սկզբնական փուլ, քանի որ բջջային համակարգերում հայտնաբերված ակտիվությունը ինքնին չի ապացուցում նյութի արդյունավետությունը կամ անվտանգությունը կենդանի օրգանիզմում և առավել ևս կլինիկական կիրառման պայմաններում։ Հետագա գնահատման համար անհրաժեշտ են կենսաբաշխման, նյութափոխանակության, թունաբանական հատկությունների և այլ կարևոր ցուցանիշների լրացուցիչ ուսումնասիրություններ։ Ընդհանուր առմամբ նյութը ներկայացնում է նոր սինթետիկ պորֆիրինների կառուցվածքային և կենսաբանական հատկությունների համալիր փորձարարական ուսումնասիրություն՝ նպատակ ունենալով բացահայտել մոլեկուլային կառուցվածքի և հակաուռուցքային ակտիվության միջև հնարավոր օրինաչափությունները։ Այն կարող է օգտակար լինել կենսաբժշկական և դեղագործական քիմիայի, պորֆիրինների քիմիայի, բջջային կենսաբանության, փորձարարական ուռուցքաբանության և նոր կենսաակտիվ միացությունների հետազոտությամբ զբաղվող գիտնականների, դասախոսների, ասպիրանտների և ուսանողների համար։