RU2576614C1 - Method for searching fractional effect point in determining effective doses of substances by single-point dilution method - Google Patents

Method for searching fractional effect point in determining effective doses of substances by single-point dilution method Download PDF

Info

Publication number
RU2576614C1
RU2576614C1 RU2015101523/15A RU2015101523A RU2576614C1 RU 2576614 C1 RU2576614 C1 RU 2576614C1 RU 2015101523/15 A RU2015101523/15 A RU 2015101523/15A RU 2015101523 A RU2015101523 A RU 2015101523A RU 2576614 C1 RU2576614 C1 RU 2576614C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
dose
effect
substance
fractional
animals
Prior art date
Application number
RU2015101523/15A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Викторович Мокшанов
Original Assignee
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "33 ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ" Минобороны России
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "33 ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ" Минобороны России filed Critical ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "33 ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ" Минобороны России
Priority to RU2015101523/15A priority Critical patent/RU2576614C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2576614C1 publication Critical patent/RU2576614C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: determining an alternative dose-response range with the tenfold dose difference requires re-injecting substance solutions into the same animal until a permissible injection limit is exhausted; that is followed by narrowing the alternative dose-response range by successive double reduction through preparing solutions for injections by mixing equal amounts of solutions from extreme points of the alternative dose-response range until the doses falling in extreme points of the range are at least twice different; a reference dose in the produced alternative dose-response range is defined as an average, and the calculated dose is injected into an additional group of four animals. The information referred to six animals received the reference dose are combined in one point; an effect rate is presented as a percentage and converted into probability units - probits according to standard tables; an effective dose for the declared fractional effect is determined by using a known inclination function of a toxicity line, by formula
Figure 00000015
, wherein DT is a dose of interest of the test substance having the pre-set effect rate; DS is a dose of the standard substance; S is the inclination function of the toxicity line for the standard substance; YT is a probit corresponding to the preset fractional effect for the test substance; YS is a probit corresponding to the fractional effect for the standard substance.
EFFECT: cost-effective toxicological experiment, reduced errors when diluting the substance solutions injected into the animals, higher objectivity ensured by reducing the errors of effective dose determination.
2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к исследованию или анализу материалов, а именно медицинских препаратов, особыми способами. Конкретно изобретение относится к токсикометрии и может быть использовано для определения доз веществ с произвольно заданной частотой развития эффекта.The invention relates to the study or analysis of materials, namely medical preparations, by special methods. Specifically, the invention relates to toxicometry and can be used to determine doses of substances with an arbitrarily specified frequency of development of the effect.

Метод «одной точки» используется при определении токсикометрических характеристик по веществу-стандарту. В частности, такой подход имеет место при проверке эффективности разных партий одного и того же вещества при достоверно известной функции наклона линии токсичности S. При использовании указанного метода решаются задачи: а) по нахождению точки с дробным эффектом; б) по определению доз веществ с произвольно заданной частотой развития эффекта.The “single point” method is used to determine the toxicometric characteristics of a standard substance. In particular, this approach takes place when checking the effectiveness of different batches of the same substance with a reliably known function of the slope of the toxicity line S. When using this method, the following tasks are solved: a) finding a point with a fractional effect; b) to determine the doses of substances with an arbitrarily given frequency of the development of the effect.

Обычно зачетная дробная точка, по которой определяются эффективные дозы с заданным дробным токсическим эффектом, «нащупывается» путем последовательного введения животным доз вещества с n-кратным изменением его относительного количества [Саноцкий И.В. Методы определения токсичности и опасности химических веществ (токсикометрия) [текст] / И.В. Саноцкий, И.П. Уланова, Л.А. Тиунов и др.; под общ. ред. И.В. Саноцкого; АМН СССР. - М.: Медицина, - 1970. - 346 с.].Usually the test fractional point, which determines the effective dose with a given fractional toxic effect, is “felt” by sequentially administering to the animal doses of a substance with an n-fold change in its relative amount [Sanotsky I.V. Methods for determination of toxicity and hazard of chemicals (toxicometry) [text] / I.V. Sanotsky, I.P. Ulanova, L.A. Tiunov et al .; under the general. ed. I.V. Sanotsky; USSR Academy of Medical Sciences. - M .: Medicine, - 1970. - 346 p.].

Тактика токсикологического эксперимента в ближайшем из аналогов предлагаемого способа описана в [Сперанский С.В. Тактика эксперимента при определении LD50 [текст] // Гиг. и сан. - №1. - 1986. - С. 66-67]. Предлагается проводить четыре этапа испытаний. I этап - нахождение широкой (8-кратной) вилки с введением гипотетических доз (Г): 1/8 Г, 1 Г, 8 Г. II этап - нахождение узкой (двукратной) вилки с введением: 16 Г, 32 Г, 1/16 Г и 1/32 Г. III этап - проведение испытаний по 6 животных на ближайших дозах с развитием эффекта и без него. IV этап - в зависимости от широты зоны токсического действия проводится полноценный эксперимент с различным шагом между дозами по 5 животных на точку. При указанной тактике некоторые дозы испытываются повторно, что снижает экономичность эксперимента; схема приготовления требуемых разведений растворов веществ не является оптимальной, так как требует предварительного детального расчета каждого разведения и высокой точности при отмеривании требуемых количеств исходных растворов.The tactics of a toxicological experiment in the closest of the analogues of the proposed method are described in [Speransky C.V. The tactics of the experiment in determining LD 50 [text] // Gig. and dignity. - No. 1. - 1986. - S. 66-67]. It is proposed to conduct four stages of testing. Stage I - finding a wide (8-fold) fork with the introduction of hypothetical doses (G): 1/8 G, 1 G, 8 G. Stage II - finding a narrow (double) fork with the introduction of: 16 G, 32 G, 1 / 16 G and 1/32 G. III stage - testing of 6 animals at the nearest doses with the development of the effect and without it. Stage IV - depending on the latitude of the zone of toxic effects, a full-fledged experiment is conducted with a different step between doses of 5 animals per point. With this tactic, some doses are retested, which reduces the cost-effectiveness of the experiment; The scheme for preparing the required dilutions of solutions of substances is not optimal, since it requires a preliminary detailed calculation of each dilution and high accuracy when measuring the required quantities of initial solutions.

Алгоритм определения доз веществ с произвольно заданной частотой развития эффекта по одной экспериментально определенной точке описана в [Ван-дер-Варден Б.Л. Математическая статистика [текст]: [пер. с нем.] / B.L. Van der Warden - М.: Изд. ин. лит. - 1960. - 435 с.]. Сущность метода заключается в нанесении экспериментально определенной дробной точки на график с уже имеющейся линией токсичности, проведении через полученную точку дополнительной линии, параллельной имеющейся, и графическом определении эффективной дозы (фиг. 1).An algorithm for determining the doses of substances with an arbitrarily specified frequency of the development of the effect from one experimentally determined point is described in [Van der Waerden BL Mathematical statistics [text]: [per. with him.] / B.L. Van der Warden - M.: Ed. in. lit. - 1960. - 435 p.]. The essence of the method consists in plotting an experimentally determined fractional point on a graph with an existing toxicity line, drawing an additional line parallel to the existing line through the resulting point, and graphically determining the effective dose (Fig. 1).

Недостатками представленного графического способа являются его субъективность и необходимость использования графика. В настоящее время графические методы применяются редко, расчет доз методом одной точки проводится математическим способом - в соответствии с разработками Гэддама (Gaddum), Блисса (Chester I. Bliss), Финни (Finney D.J.) и других авторов [Беленький М.Л. Элементы количественной оценки фармакологического эффекта [текст] / М.Л. Беленький. - 2-е изд. - Л.: Государственное издательство медицинской литературы, 1963. - 152 с.; Finney D.J. Statistical method in biological assay [text] / D.J. Finney. - 3-rd edit. - London: Charles Griffin & Company LTD. - 1978. - 508 p.; Litchfield J.T., Wilcoxon F.A. The simplified method of evaluating dose-effect experiments [text] // J.T. Litchfield, F.A Wilcoxon. J. Pharmacol. Exp.Ther., 1949. - №2. - P. 99-113]. Подход к определению средней эффективной дозы веществ описан в [Прозоровский В.Б., Фрумин Г.Т. Аналитический вариант экспрессного «метода одной точки» для определения средних эффективных доз [текст] // Эксп. и клин. фарм. - 1992. - №6. - С. 61-63], где показано применение «метода» для расчета средних эффективных доз веществ. Предлагаемое авторами уравнение для расчетаThe disadvantages of the presented graphical method are its subjectivity and the need to use a graph. At present, graphical methods are rarely used, dose calculation by the single-point method is carried out mathematically - in accordance with the development of Gaddum (Gaddum), Bliss (Chester I. Bliss), Finney (Finney D.J.) and other authors [Belenky M.L. Elements of a quantitative assessment of the pharmacological effect [text] / M.L. Belenky. - 2nd ed. - L .: State publishing house of medical literature, 1963. - 152 p .; Finney D.J. Statistical method in biological assay [text] / D.J. Finney - 3-rd edit. - London: Charles Griffin & Company LTD. - 1978. - 508 p .; Litchfield J.T., Wilcoxon F.A. The simplified method of evaluating dose-effect experiments [text] // J.T. Litchfield, F.A. Wilcoxon. J. Pharmacol. Exp.Ther., 1949. - No. 2. - P. 99-113]. The approach to determining the average effective dose of substances is described in [Prozorovsky VB, Frumin GT An analytical version of the express "method of one point" to determine the average effective doses [text] // Exp. and wedge. farm. - 1992. - No. 6. - S. 61-63], which shows the application of the "method" for calculating the average effective doses of substances. The equation proposed by the authors for calculating

Figure 00000001
Figure 00000001

где Y2 и D2 - соответственно пробит и доза для оцениваемого вещества.where Y 2 and D 2 - respectively broken down and the dose for the evaluated substance.

Уравнение (1) согласуется с уравнениемEquation (1) is consistent with equation

Figure 00000002
Figure 00000002

выведенным из базового уравнения пробит-анализаderived from the basic equation of probit analysis

Figure 00000003
Figure 00000003

где DY - доза, соответствующая некоторому дробному эффекту;where D Y is the dose corresponding to some fractional effect;

Y - пробит, соответствующий дробному эффекту на дозе DY;Y - probit corresponding to the fractional effect on the dose of D Y ;

b - тангенс угла между линией токсичности и осью абсцисс;b is the tangent of the angle between the toxic line and the abscissa axis;

а - расстояние от нуля до точки пересечения линии токсичности с осью ординат. and - the distance from zero to the point of intersection of the toxicity line with the ordinate axis.

Для использования уравнения (2) необходим предварительный расчет коэффициентов а и b.To use equation (2), a preliminary calculation of the coefficients a and b is necessary.

Для расчета коэффициента а используется уравнение:To calculate the coefficient a , the equation is used:

Figure 00000004
Figure 00000004

Для расчета коэффициента b используется уравнениеTo calculate the coefficient b, we use the equation

Figure 00000005
Figure 00000005

где S - функция наклона линии токсичности для вещества-стандарта, полученная ранее на веществах того же класса или взятая из литературных данных.where S is the slope function of the toxicity line for a standard substance obtained earlier on substances of the same class or taken from published data.

Недостатками применения описанного подхода являются многоступенчатость расчетов и снижение точности за счет накопления погрешности при расчете каждого отдельного элемента.The disadvantages of applying the described approach are multi-stage calculations and a decrease in accuracy due to the accumulation of errors in the calculation of each individual element.

Задача настоящего изобретения заключается в разработке наиболее экономной стратегии поиска «зачетной» точки с дробным эффектом и удобной схемы разведения растворов веществ, вводимых животным; выборе наиболее универсального алгоритма определения эффективных доз с заданным дробным эффектом.The objective of the present invention is to develop the most economical strategy for finding a "test" point with a fractional effect and a convenient scheme for breeding solutions of substances introduced into animals; choosing the most universal algorithm for determining effective doses with a given fractional effect.

Решение поставленной задачи предполагает технический результат, заключающийся в наиболее экономном проведении токсикологического эксперимента (предполагается уменьшение количества используемых животных и уменьшение количества вещества, необходимого для исследования); снижении погрешностей при разведениях растворов веществ, вводимых животным; повышении объективности за счет уменьшения погрешностей при определении эффективных доз.The solution of this problem involves a technical result, which consists in the most economical toxicological experiment (it is expected to reduce the number of animals used and reduce the amount of substance needed for research); reduction of errors in dilutions of solutions of substances administered to animals; increasing objectivity by reducing errors in determining effective doses.

Поставленная задача решается тем, что в способе поиска точки с дробным эффектом и определения эффективных доз веществ методом «одной точки» сначала, согласно предлагаемому техническому решению, при определении интервала доз с альтернативным откликом (ИДАО) при десятикратном различии доз применяют повторное введение растворов веществ одному и тому же животному до исчерпания лимита допустимого объема введения; затем сужают ИДАО последовательным двукратным сокращением путем приготовления растворов для введения смешением одинаковых количеств растворов с краев ИДАО до различия доз, находящихся на краях интервала, менее чем в два раза; определяют реперную дозу на полученном интервале доз с альтернативным откликом как среднюю величину и вводят рассчитанную дозу дополнительной группе из четырех животных; объединяют данные по шести животным в одну точку; рассчитывают частоту эффекта в процентах и переводят ее по стандартным таблицам в вероятностные единицы - пробиты; определяют величину эффективной дозы для заданного дробного эффекта, используя известную функцию наклона линии токсичности, по формулеThe problem is solved in that in the method of finding a point with a fractional effect and determining effective doses of substances by the “single point” method, first, according to the proposed technical solution, when determining the dose interval with an alternative response (IDAO) with a ten-fold difference in doses, re-introduction of solutions of substances to one and the same animal until the limit of the admissible volume of administration has been exhausted; then the IDAO is narrowed by successive two-fold reduction by preparing solutions for administration by mixing the same amounts of solutions from the edges of IDAO until the dose difference at the edges of the interval is less than half; determine the reference dose on the obtained dose range with an alternative response as the average value and enter the calculated dose to an additional group of four animals; combine data on six animals at one point; calculate the frequency of the effect as a percentage and translate it according to standard tables into probability units — broken; determine the effective dose for a given fractional effect using the well-known function of the slope of the toxic line, according to the formula

Figure 00000006
Figure 00000006

где DT - искомая доза тестируемого вещества с заданной частотой эффекта;where D T is the desired dose of the test substance with a given frequency of effect;

DS - доза вещества-стандарта;D S is the dose of the standard substance;

S - функция наклона линии токсичности для вещества-стандарта;S is the slope of the toxic line for a standard substance;

YT - пробит, соответствующий заданному дробному эффекту для тестируемого вещества;Y T - probit corresponding to a given fractional effect for the test substance;

YS - пробит, соответствующий дробному эффекту для вещества-стандарта.Y S - probit corresponding to the fractional effect for a standard substance.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, представленными на фигурах 1 и 2.The invention is illustrated by drawings, presented in figures 1 and 2.

На первом этапе исследований по разработке способа проведено обоснование алгоритма экспериментального определения точки с дробным токсическим эффектом.At the first stage of research on the development of the method, the substantiation of the algorithm for experimental determination of the point with fractional toxic effect was carried out.

С целью экономии биологического материала первоначально осуществляют поиск интервала доз с альтернативным откликом с десятикратным различием величины доз на краях интервала с использованием одного-двух животных. Введение животному веществ в организм начинают с минимальной заведомо не вызывающей заданного эффекта дозы (в 10 или 100 раз меньше дозы вещества-стандарта). Следующую дозу вводят тому же животному в количестве, в 9 раз превышающем первоначальную дозу (чтобы суммарная доза превышала предыдущую в 10 раз). Ограничением для использования только одного животного при грубом поиске эффективной дозы является максимально допустимый объем введения растворов, который в два раза превышает рекомендуемый [Каркищенко Н.Н. Руководство по лабораторным животным и альтернативным моделям в биомедицинских технологиях [текст] / под ред. Н.Н. Каркищенко и С.В. Грачева. Москва. - 2010. - 344 с.]). При исчерпании лимита допустимого объема введения переходят на второе животное, которому вводят дозу, в десять раз превышающую суммарную дозу для первого животного. Следующее введение осуществляют так же, как у первого животного, чтобы суммарно введенная доза была больше предыдущей в десять раз. Таким образом, с использованием всего двух животных перекрывается интервал с различием доз в тысячу раз (при отсутствии дефицита животных все дозы можно оценивать при однократном введении, но это снизит экономичность способа).In order to save biological material, they initially search for a dose range with an alternative response with a tenfold difference in dose at the edges of the interval using one or two animals. The introduction of substances into the body of an animal begins with a minimum dose that obviously does not cause a given effect (10 or 100 times less than the dose of a standard substance). The next dose is administered to the same animal in an amount 9 times the original dose (so that the total dose is 10 times higher than the previous one). The limitation for the use of only one animal in a rough search for an effective dose is the maximum allowable volume of the introduction of solutions, which is twice the recommended [Karkishchenko N.N. Guide to laboratory animals and alternative models in biomedical technologies [text] / Ed. N.N. Karkishchenko and S.V. Gracheva. Moscow. - 2010. - 344 p.]). When the limit of the admissible volume of administration is exhausted, they transfer to the second animal, to which the dose is administered ten times the total dose for the first animal. The following administration is carried out in the same way as in the first animal, so that the total dose administered is ten times greater than the previous one. Thus, using only two animals, the interval with a thousand-fold difference in doses is overlapped (in the absence of animal deficiency, all doses can be evaluated with a single administration, but this will reduce the cost-effectiveness of the method).

После нескольких «нулевых» точек получают точку с ожидаемым эффектом и обозначают интервал доз с альтернативным откликом (ИДАО) первого приближения - с отсутствием эффекта на одном крае интервала и наличием эффекта на другом крае - при десятикратном различии доз.After several “zero” points, a point with the expected effect is obtained and the dose interval with an alternative response (IDAO) of the first approximation is indicated - with no effect at one edge of the interval and with an effect at the other edge - with a tenfold dose difference.

Затем ИДАО сужают путем последовательного двукратного сокращения до кратности различия альтернативных доз менее чем в два раза (перекрытие распределений смежных доз наблюдается при их различии менее чем в два раза [Попова Е.Б. Планирование исследований и анализ зависимостей «доза-эффект» токсичных и лекарственных веществ [текст]: дис. докт. мед. наук: 14.03.04, 14.03.06: защищена в 2010 г. / Попова Елена Борисовна. - С-Пб., 2010. - 254 с], поэтому две точки, различающиеся по величине доз менее чем в два раза, теоретически можно объединить в одну). На этом этапе повторные введения веществ одним и тем же животным исключаются. Схема введения доз при этом имеет вид, аналогичный представленному на фиг. 2.Then, IDAO is narrowed by successive two-fold reduction to a factor of less than two times the difference in alternative doses (overlapping distributions of adjacent doses is observed when they are less than two times different [Popova EB. Planning studies and analysis of the dose-effect relationships of toxic and drug substances [text]: the dissertation of the doctor of medical sciences: 03/14/04, 03/14/06: protected in 2010 / Popova Elena Borisovna - S-Pb., 2010. - 254 s], therefore, two points differing in doses less than two times, theoretically can be combined into one). At this stage, repeated administration of substances to the same animal is excluded. In this case, the dosage schedule is similar to that shown in FIG. 2.

Первое разведение готовят из рабочего раствора, на котором развился целевой эффект, и рабочего раствора, на котором не развился целевой эффект - ближайших на шкале доз и являющихся границами ИДАО. Растворы смешивают в объемном соотношении 1:1, получая раствор с промежуточной («срединной») концентрацией вещества. Введение вещества осуществляется исходя из стандартного отношения количества раствора к массе животного, мл/кг. Так поступают при всех последующих сужениях новообразованных ИДАО - растворы смешивают всегда исходя из равного соотношения объемов и вводят животным количество раствора, одинаковое в относительных единицах (изменять величину вводимой дозы путем изменения относительного объема введения при использовании данного способа недопустимо).The first dilution is prepared from a working solution, on which the target effect has developed, and a working solution, on which the target effect has not developed - the nearest doses on the scale and which are the boundaries of IDAO. The solutions are mixed in a volume ratio of 1: 1, obtaining a solution with an intermediate ("median") concentration of the substance. The introduction of the substance is based on the standard ratio of the amount of solution to the mass of the animal, ml / kg This is the case with all subsequent contractions of newly formed IDAOs - solutions are always mixed based on an equal volume ratio and animals are given the same amount of solution in relative units (it is unacceptable to change the amount of dose administered by changing the relative volume of administration using this method).

Независимо от исхода каждого введения вещества отдельным животным (отсутствие или наличие эффекта) происходит быстрое сужение границ ИДАО. При сужении ИДАО с десятикратного до двукратного различия альтернативных доз затрачивают от 2 до 5 животных. Схема двукратного сокращения интервала согласуется с двоичной системой счета, поэтому она является самой экономной схемой проведения токсикологического эксперимента. У этой схемы имеется еще один положительный момент - все разведения готовят путем смешения двух одинаковых объемов, что снижает вероятность ошибки разведения1 (1Для правильной организации работы и исключения ошибок рекомендуется при разведениях использовать отдельный штатив, на котором следует выстраивать пробирки в соответствии с расположением доз на шкале: слева поочередно ставить пробирки с рабочими растворами «нулевого эффекта», с правой стороны - пробирки с рабочими растворами «целевого эффекта»).Regardless of the outcome of each administration of a substance to individual animals (absence or presence of an effect), a rapid narrowing of the boundaries of IDAO occurs. When narrowing IDAO from ten to two times the difference in alternative doses spend from 2 to 5 animals. The scheme of double reduction of the interval is consistent with the binary system of counting; therefore, it is the most economical scheme of conducting a toxicological experiment. This scheme has one more positive aspect - all dilutions are prepared by mixing two identical volumes, which reduces the probability of dilution error 1 ( 1 For proper organization of work and elimination of errors, it is recommended to use a separate tripod for dilutions, on which the tubes should be arranged in accordance with the location of the doses on the scale: test tubes with working solutions of “zero effect” alternately put on the left, test tubes with working solutions of the “target effect” on the right side).

Вводимая доза для животных (мг/кг) определяется стандартно: умножением концентрации раствора вещества (мг/мл) на относительный объем введения (мл/кг).The administered dose for animals (mg / kg) is determined standardly: by multiplying the concentration of the solution of the substance (mg / ml) by the relative volume of administration (ml / kg).

Далее по границам минимизированного ИДАО (с менее чем двукратным различием доз на границах интервала) определяют среднюю дозу, которую вводят в группе из четырех животных. Путем объединения эффектов, находящихся по краям и внутри минимизированного ИДАО, получают экспериментальную точку из шести животных, в которой - при любом раскладе эффектов в группе из четырех животных - общий эффект составляет от 16 до 84% (т.е. дробный эффект находится в общепринято рекомендуемом интервале пробитов от 4 до 6).Next, the average dose, which is administered in a group of four animals, is determined by the boundaries of the minimized IDAO (with less than two dose differences at the interval boundaries). By combining the effects located at the edges and inside the minimized IDAO, an experimental point of six animals is obtained, in which - for any distribution of effects in a group of four animals - the total effect is from 16 to 84% (i.e., the fractional effect is generally accepted the recommended range of penetration from 4 to 6).

Следующий этап исследований по разработке предлагаемого способа посвящен выбору наиболее универсального алгоритма определения дробных эффективных доз.The next stage of research to develop the proposed method is devoted to the selection of the most universal algorithm for determining fractional effective doses.

Предлагается применять упрощенный алгоритм, в котором нет необходимости вычислять коэффициенты а и b (так как коэффициенты а и b рассчитываются с применением DY и S, при вычислениях доз с дробными токсикологическими эффектами можно ограничиться только указанными величинами) [Мокшанов И.В. Оптимизация метода расчета краевых доз токсикантов [текст]. М., 2011 г. - 10 с. Деп. в ЦВНИ Минобороны России. Инв. № В 7263, СРДР, сер. Б, вып. 94].It is proposed to use a simplified algorithm in which there is no need to calculate the coefficients a and b (since the coefficients a and b are calculated using D Y and S, when calculating doses with fractional toxicological effects, we can limit ourselves to only the indicated values) [I. Mokshanov Optimization of the method for calculating edge doses of toxicants [text]. M., 2011 - 10 s. Dep. at TsVNI of the Ministry of Defense of Russia. Inv. No. B 7263, SRDR, ser. B, no. 94].

Рассмотрим детально алгоритм определения доз, соответствующих дробным токсическим эффектам, с использованием эффективной дозы вещества-стандарта DS и функции наклона линии токсичности S2 (2В соответствии с п. 2.2.1 «Правил составления, подачи и рассмотрения заявки на выдачу патента на изобретение», представленный алгоритм расчета дробных эффективных доз не является изобретением и не претендуют на правовую охрану. В то же время данный алгоритм является частью предлагаемого способа).Let us consider in detail the algorithm for determining the doses corresponding to fractional toxic effects using the effective dose of the standard substance D S and the slope of the toxic line S 2 ( 2 In accordance with paragraph 2.2.1 of the Rules for the Compilation, Filing and Consideration of an Application for a Patent for an Invention ", The presented algorithm for calculating fractional effective doses is not an invention and do not claim legal protection. At the same time, this algorithm is part of the proposed method).

Выражение

Figure 00000007
в уравнении (2) преобразовано путем подстановки вместо b правой части уравнения (5)Expression
Figure 00000007
in equation (2) is transformed by substituting instead of b the right-hand side of equation (5)

Figure 00000008
Figure 00000008

Путем замещения коэффициента а на правую часть уравнения (4) образовано выражениеBy replacing the coefficient a on the right side of equation (4), the expression

Figure 00000009
Figure 00000009

где YS - пробит для исходной дозы DS вещества-стандарта;where Y S - probit for the initial dose D S of the substance of the standard;

Yi - произвольно задаваемый пробит, отражающий частоту эффекта на искомой дозе оцениваемого вещества.Y i - arbitrarily set probit, reflecting the frequency of the effect on the desired dose of the estimated substance.

Далее в уравнении (2) вместо степени

Figure 00000010
вставлена результирующая часть уравнения (8) и уравнение (2) приведено к виду, в котором отсутствуют коэффициенты а и bFurther in equation (2) instead of degree
Figure 00000010
the resulting part of equation (8) is inserted and equation (2) is reduced to a form in which there are no coefficients a and b

Figure 00000011
Figure 00000011

Далее, учитывая, что lga+lgb=lg(a·b) и 10lgx=х, уравнение (9) упрощено и приведено к логически завершенному виду (6)Further, taking into account that log a + log b = log ( a b) and 10 log x = x, equation (9) is simplified and reduced to a logically complete form (6)

Figure 00000012
Figure 00000012

Уравнение (6) может быть использовано для расчета доз с любыми частотами эффектов по дозам вещества-стандарта с любыми частотами эффектов. Как частный случай, данный подход позволяет производить вычисление доз с дробными эффектами по литературным данным, в которых дозы представлены в виде ED50 вместе с функцией наклона линии токсичности S. Учитывая, что средние эффективные дозы имеют пробит 5, вычисление основных доз с дробными эффектами сводится к частным уравнениям:Equation (6) can be used to calculate doses with any frequency of effects for doses of a standard substance with any frequency of effects. As a special case, this approach allows the calculation of doses with fractional effects according to published data, in which the doses are presented as ED 50 together with the slope of the toxicity line S. Given that average effective doses have a probit of 5, the calculation of the main doses with fractional effects is reduced to particular equations:

Figure 00000013
Figure 00000013

Пример осуществления способаAn example of the method

Предположим, имеется необходимость определить на некотором веществе дозу E D 10 3

Figure 00000014
(3В частности, определение такой дозы необходимо при расчете индексов безопасности. Например, индекс безопасности Брокка - Шнайдера (Brokk - Shneyder) является отношением DL10/DI90 [Беленький М.Л. Элементы количественной оценки фармакологического эффекта [текст] / М.Л. Беленький. - 2-е изд. - Л.: Государственное издательство медицинской литературы, 1963. - 152 с.]; индекс гарантированной защиты (ИГЗ) является отношением DL10опыт/DL99контроль [Прозоровский В.Б. Индекс гарантированной защиты - новый показатель эффективности антидотов [текст] // В.Б. Прозоровский. - Токсикологический вестник. - 1999. - №4. - С. 10-13].). При этом известно, что доза вещеста-стандарта составляет 20 мг/кг, а функция наклона S вещества-стандарта равна 1,59.Suppose there is a need to determine the dose of a substance E D 10 3
Figure 00000014
( 3 In particular, the determination of such a dose is necessary when calculating safety indices. For example, the Brokk-Shneyder safety index is the ratio DL 10 / DI 90 [Belenky ML Elements for quantifying the pharmacological effect [text] / M. L. Belenky. - 2nd ed. - L.: State Publishing House of Medical Literature, 1963. - 152 p.]; The index of guaranteed protection (ILI) is the ratio DL 10experience / DL 99control [Prozorovsky VB Index of guaranteed protection - a new indicator of the effectiveness of antidotes [text] // VB Prozorovsky. - T ksikologichesky Gazette -. 1999. - №4 -. pp 10-13]).. It is known that the dose of the substance standard is 20 mg / kg, and the slope function S of the standard substance is 1.59.

Первая вводимая (минимальная) доза составляет 0,2 мг/кг (сотая часть от дозы вещества-стандарта). Следующая доза, вводимая тому же животному, увеличивается в 9 раз - чтобы суммарная доза превышала предыдущую в 10 раз - она составляет 1,8 мг/кг (суммарная доза составит: 0,2+1,8=2,0 мг/кг). Ожидаемый эффект у первого животного не развивается, лимит допустимого объема введения растворов вещества животному исчерпывается. Для продолжения исследования берется новое животное. Допустим, при введении второму животному дозы 20,0 мг/кг развивается ожидаемый эффект. Таким образом, определяются границы интервала доз с альтернативным откликом при десятикратном различии доз: нижняя (без эффекта) - 2,0 мг/кг, верхняя (с эффектом) - 20,0 мг/кг.The first administered (minimum) dose is 0.2 mg / kg (one hundredth of the dose of the standard substance). The next dose, administered to the same animal, is increased 9 times - so that the total dose exceeds the previous 10 times - it is 1.8 mg / kg (total dose will be: 0.2 + 1.8 = 2.0 mg / kg) . The expected effect in the first animal does not develop, the limit of the allowable volume of the introduction of solutions of the substance to the animal is exhausted. To continue the study, a new animal is taken. Suppose, with the introduction of a dose of 20.0 mg / kg to the second animal, the expected effect develops. Thus, the boundaries of the dose interval with an alternative response are determined with a tenfold difference in doses: lower (without effect) - 2.0 mg / kg, upper (with effect) - 20.0 mg / kg.

Далее производится сужение интервала доз с альтернативным откликом путем последовательного двукратного сокращения - до кратности различия величины доз менее двух. Сначала определяется середина интервала альтернативного отклика для доз 2 и 20 мг/кг: (2+20)/2=11 мг/кг. При введении этой дозы получают отрицательный отклик. Дальнейшего сужения интервала с альтернативным откликом не требуется, так как его границы по величине различаются менее чем в два раза (20,0/11,0≈1,82).Next, the dose range is narrowed with an alternative response by successive twofold reduction - to a factor of less than two dose differences. First, the middle of the alternative response interval is determined for doses of 2 and 20 mg / kg: (2 + 20) / 2 = 11 mg / kg. With the introduction of this dose, a negative response is obtained. Further narrowing of the interval with an alternative response is not required, since its boundaries differ in size by less than half (20.0 / 11.0≈1.82).

Реперная доза для введения в группе из четырех животных определяется как средняя величина границ последнего интервала доз с альтернативным откликом: (20,0+11,0)/2≈15,5 мг/кг (при указанной близости объединяемых доз средняя арифметическая величина мало отличается от средней геометрической, общепринято рассчитываемой для учета логнормальности распределения токсикологических характеристик веществ).The reference dose for administration in a group of four animals is defined as the average value of the boundaries of the last dose interval with an alternative response: (20.0 + 11.0) / 2≈15.5 mg / kg (with the indicated proximity of the combined doses, the arithmetic average is slightly different from the geometric mean, generally calculated to take into account the lognormal distribution of the toxicological characteristics of substances).

Если в группе из четырех животных получают стопроцентный эффект, на объединенной точке суммарный эффект составит 5/6 или 83%. Для перевода процентов в пробиты используют таблицу 1, взятую из [Derelanko M.J. The toxicologist′s pocket handbook [text] / M.J. Derelanko - 2-nd edit. - New York: CRC Press. - 2008. - 394 p.], или аналогичную представленной.If in a group of four animals they get a 100% effect, at the combined point the total effect will be 5/6 or 83%. To transfer interest to probit use table 1, taken from [Derelanko M.J. The toxicologist′s pocket handbook [text] / M.J. Derelanko - 2-nd edit. - New York: CRC Press. - 2008. - 394 p.], Or similar presented.

Таблица 1Table 1 Перевод процентов в пробитыPercent to Probit Transfer ПроцентыInterest 00 1one 22 33 4four 55 66 77 88 99 00 -- 2,672.67 2,952.95 3,123.12 3,253.25 3,363.36 3,453.45 3,523.52 3,593,59 3,663.66 1010 3,723.72 3,773.77 3,823.82 3,873.87 3,923.92 3,963.96 4,014.01 4,054.05 4,084.08 4,124.12 20twenty 4,164.16 4,194.19 4,234.23 4,264.26 4,294.29 4,334.33 4,364.36 4,394.39 4,424.42 4,454.45 30thirty 4,484.48 4,504,50 4,534,53 4,564,56 4,594,59 4,614.61 4,644.64 4,674.67 4,694.69 4,724.72 4040 4,754.75 4,774.77 4,804.80 4,824.82 4,854.85 4,874.87 4,904.90 4,9124,912 4,954.95 4,974.97 50fifty 5,005.00 5,035.03 5,055.05 5,085.08 5,105.10 5,135.13 5,155.15 5,185.18 5,205.20 5,235.23 6060 5,255.25 5,285.28 5,315.31 5,335.33 5,365.36 5,395.39 5,415.41 5,445.44 5,475.47 5,505.50 7070 5,525.52 5,555.55 5,585.58 5,615.61 5,645.64 5,675.67 5,715.71 5,745.74 5,775.77 5,815.81 8080 5,855.85 5,885.88 5,925.92 5,955.95 5,995.99 6,046.04 6,086.08 6,136.13 6,186.18 6,236.23 9090 6,286.28 6,346.34 6,416.41 6,486.48 6,556.55 6,646.64 6,756.75 6,886.88 7,057.05 7,337.33

Частоте эффекта 83% соответствует пробит 5,95.The frequency of the effect of 83% corresponds to probit 5.95.

В соответствии с поставленной задачей, учитывая величину, S=1,59, рассчитывается ED10 по формуле (6)In accordance with the task, given the value, S = 1.59, ED 10 is calculated by the formula (6)

ED10=ED83·S(3,72-5,95)=15,5·1,59(3,72·5,95)=5,5 мг/кг.ED 10 = ED 83 · S (3.72-5.95) = 15.5 · 1.59 (3.72 · 5.95) = 5.5 mg / kg.

Преимущества способа:The advantages of the method:

- способ позволяет гибко проводить токсикологический эксперимент и минимизировать количество животных и количество оцениваемого вещества. Экономия животных составляет более 50%;- the method allows you to flexibly conduct a toxicological experiment and minimize the number of animals and the amount of the evaluated substance. Saving animals is more than 50%;

- при сужении интервала доз с альтернативным откликом рабочие растворы готовятся путем смешения двух одинаковых объемов, что снижает вероятность ошибки разведения;- when narrowing the dose range with an alternative response, working solutions are prepared by mixing two identical volumes, which reduces the likelihood of dilution errors;

- предлагаемый способ является удобным и обеспечивает надежность, соответствующую уровню экспресс-методов. Он является универсальным, так как позволяет определять дозу тестируемого вещества с любыми дробными эффектами по дозам вещества-стандарта с любыми дробными эффектами.- the proposed method is convenient and provides reliability corresponding to the level of express methods. It is universal, since it allows you to determine the dose of the test substance with any fractional effects according to the doses of the standard substance with any fractional effects.

Claims (1)

Способ поиска точки с дробным эффектом при определении эффективных доз веществ методом «одной точки», реализуемый путем экспериментального определения зачетной дробной точки при введении животным вещества с n-кратным изменением последовательно вводимых доз с последующим расчетом дозы с заданным дробным эффектом по функции наклона линии токсичности, отличающийся тем, что при определении интервала доз с альтернативным откликом при десятикратном различии доз применяют повторное введение растворов веществ одному и тому же животному до исчерпания лимита допустимого объема введения; затем сужают интервал доз с альтернативным откликом последовательным двукратным сокращением путем приготовления растворов для введения смешением одинаковых количеств растворов с краев интервала доз с альтернативным откликом до различия доз, находящихся на краях интервала, менее чем в два раза; определяют реперную дозу на полученном интервале доз с альтернативным откликом как среднюю величину и вводят рассчитанную дозу дополнительной группе из четырех животных; объединяют данные по шести животным на реперной дозе в одну точку; рассчитывают частоту эффекта в процентах и переводят ее по стандартным таблицам в вероятностные единицы - пробиты; определяют величину эффективной дозы для заданного дробного эффекта, используя известную функцию наклона линии токсичности, по формуле
Figure 00000015
,
где DT - искомая доза тестируемого вещества с заданной частотой эффекта;
DS - доза вещества-стандарта;
S - функция наклона линии токсичности для вещества-стандарта;
YT - пробит, соответствующий заданному дробному эффекту для тестируемого вещества;
YS - пробит, соответствующий дробному эффекту для вещества-стандарта.
A way to search for a point with a fractional effect in determining effective doses of substances using the "single point" method, implemented by experimentally determining the test fractional point when animals are injected with an animal with an n-fold change in sequentially administered doses, followed by calculating the dose with a given fractional effect according to the function of the slope of the toxic line, characterized in that when determining the dose range with an alternative response with a ten-fold difference in doses, repeated administration of solutions of substances to the same animal is used until exhaustion of the limit of the admissible volume of administration; then narrow the dose range with an alternative response by successive two-fold reduction by preparing solutions for introducing by mixing the same amounts of solutions from the edges of the dose range with the alternative response to less than two times the dose difference at the edges of the interval; determine the reference dose on the obtained dose range with an alternative response as the average value and enter the calculated dose to an additional group of four animals; combine data on six animals at a reference dose at one point; calculate the frequency of the effect as a percentage and translate it according to standard tables into probability units — broken; determine the effective dose for a given fractional effect using the well-known function of the slope of the toxic line, according to the formula
Figure 00000015
,
where D T is the desired dose of the test substance with a given frequency of effect;
D S is the dose of the standard substance;
S is the slope of the toxic line for a standard substance;
Y T - probit corresponding to a given fractional effect for the test substance;
Y S - probit corresponding to the fractional effect for a standard substance.
RU2015101523/15A 2015-01-19 2015-01-19 Method for searching fractional effect point in determining effective doses of substances by single-point dilution method RU2576614C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015101523/15A RU2576614C1 (en) 2015-01-19 2015-01-19 Method for searching fractional effect point in determining effective doses of substances by single-point dilution method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015101523/15A RU2576614C1 (en) 2015-01-19 2015-01-19 Method for searching fractional effect point in determining effective doses of substances by single-point dilution method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2576614C1 true RU2576614C1 (en) 2016-03-10

Family

ID=55654029

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015101523/15A RU2576614C1 (en) 2015-01-19 2015-01-19 Method for searching fractional effect point in determining effective doses of substances by single-point dilution method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2576614C1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014149477A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-25 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Methods for achieving therapeutically effective doses of anti-cd47 agents

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014149477A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-25 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Methods for achieving therapeutically effective doses of anti-cd47 agents

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БОРОДИНА Т.С. Математическое моделирование и статистическое оценивание совместного действия двух веществ в зависимости "доза-эффект"// Математическое моделирование.Оптимальное управление. Вестник Нижегородского университета им.Н.И.Лобачевского, 2014, N4(1), с.394-401. Государственная фармакопея СССР, Десятое издание, Изд-во "Медицина", Москвва, 1968, с.963-978. CHOU TC et al. Quantitative analysis of dose-effect relationships: the combined effects of multiple drugs or enzyme inhibitors.// Adv Enzyme Regul. 1984;22:27-55. *
СПЕРАНСКИЙ С.В. Тактика эксперимента при определении LD 50 // Гиг. и сан. - N1., 1986, с. 66-67. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Magee et al. Adverse event profile for immunotherapy agents compared with chemotherapy in solid organ tumors: a systematic review and meta-analysis of randomized clinical trials
Ho et al. Association between pretreatment lymphocyte count and response to PD1 inhibitors in head and neck squamous cell carcinomas
Zaheed et al. Sequencing of anthracyclines and taxanes in neoadjuvant and adjuvant therapy for early breast cancer
Boormans et al. Testicular tumour size and rete testis invasion as prognostic factors for the risk of relapse of clinical stage I seminoma testis patients under surveillance: a systematic review by the testicular cancer guidelines panel
Berenbaum Criteria for analyzing interactions between biologically active agents
Hong et al. Phase I study of LY2606368, a checkpoint kinase 1 inhibitor, in patients with advanced cancer
Palmer et al. Low-level viremia persists for at least 7 years in patients on suppressive antiretroviral therapy
She et al. Cost-effectiveness analysis of pembrolizumab versus chemotherapy as first-line treatment in locally advanced or metastatic non-small cell lung cancer with PD-L1 tumor proportion score 1% or greater
Savarese et al. Natriuretic peptide-guided therapy in chronic heart failure: a meta-analysis of 2,686 patients in 12 randomized trials
Ghobrial et al. Phase II trial of the oral mammalian target of rapamycin inhibitor everolimus in relapsed or refractory Waldenström macroglobulinemia
Jiang et al. Dacarbazine combined targeted therapy versus dacarbazine alone in patients with malignant melanoma: a meta-analysis
Ishizuka et al. The continual reassessment method and its applications: a Bayesian methodology for phase I cancer clinical trials
Zhang et al. Systematic review of cost-effectiveness analyses of treatments for psoriasis
Ung et al. Anti-EGFR therapeutic efficacy correlates directly with inhibition of STAT3 activity
Kling et al. DNA methylation-based age estimation in pediatric healthy tissues and brain tumors
Cano-Paniagua et al. Epidemiology of drug-induced liver injury in a University Hospital from Colombia: updated RUCAM being used for prospective causality assessment
Arantes Jr et al. A quick scoping review of efficacy, safety, economic, and health-related quality-of-life outcomes of short-and long-acting erythropoiesis-stimulating agents in the treatment of chemotherapy-induced anemia and chronic kidney disease anemia
Song et al. A two‐part, single‐arm, multicentre, phase I study of zanubrutinib, a selective Bruton tyrosine kinase inhibitor, in Chinese patients with relapsed/refractory B‐cell malignancies
McLean et al. Carboplatin dosing in the era of IDMS-creatinine; the Cockroft-Gault formula no longer provides a sufficiently accurate estimate of glomerular filtration rate for routine use in clinical care
Stein et al. AFIR: a dimensionless potency metric for characterizing the activity of monoclonal antibodies
Inoue et al. Japanese subpopulation analysis of MONARCH 2: phase 3 study of abemaciclib plus fulvestrant for treatment of hormone receptor-positive, human epidermal growth factor receptor 2-negative breast cancer that progressed on endocrine therapy
RU2576614C1 (en) Method for searching fractional effect point in determining effective doses of substances by single-point dilution method
González-Sales et al. Wide size dispersion and use of body composition and maturation improves the reliability of allometric exponent estimates
Xu et al. Sabatolimab (MBG453) model‐informed drug development for dose selection in patients with myelodysplastic syndrome/acute myeloid leukemia and solid tumors
Ewers et al. HSP90 inhibition synergizes with cisplatin to eliminate basal-like pancreatic ductal adenocarcinoma cells

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170120