Van általános szabály, amiből állat-ember kísérlet nélkül is lehet tudni hogy egy vegyület milyen hatást váltana ki?

A szerkezetnek nem az a lényege, hogy milyen alakú. Ami igazán fontos, az az elektroneloszlás. Ha csak így ráhunyorítasz, egy fenol és egy toluol szerkezete ugyanaz: egy 6-os gyűrű egy pici nyéllel. De míg a toluol esetében az egész elektroneloszlás egyenletes az aromás gyűrűn, addig a fenolnál az oxigén az elektronegativitása miatt "megszívja", eldeformálja a szerkezetet, ami miatt az oxigén oldalán enyhe negatív, a többi helyen meg kicsit pozitívabb lesz. És ha´t ez a különbség elég ahhoz, hogy a toluolnak legyen pszichoaktív hatása, a fenolnak meg ne.

Az másik oldalon ugyanis (a bennünk levő receptorok felől nézve) nem az a lényeg, hogy hunyorogva nézve ugyanaz legyen a szerkezet "alakja". A receptorok úgy fogják fel a világot, hogy valamilyen aminosavak egymástól valamilyen távolságra "várják" az oda illeszkedő molekulát. Az aminosavaknak viszont töltésük van, vagyis egy pozotív aminosav negatívan töltött csoportot tud fogadni és viszont. A receptor szempontjából tehát egy megfelelő méretű töltés-eloszlás részlet az, ami aktiváló képességgel bír. De adott esetben előfordulhat, hogy az aktiváló molekula másik fele "kilóg" a fehérjéből, tehát mindegy, hogy mi van azon a felén. A receptor aktiválása (vagy ha már itt tartunk: adott esetben gátlása) szempontjából az is mindegy, hogy pontosan milyen szerkezet alakítja ki a megfelelő töltéseloszlásos részletet, és az is mindegy, hogy mi lóg ki a túloldalon (feltéve, hogy van hely).

Úgyhogy emiatt nem tudod "ránézésre" megmondani, hogy mi hogyan fog aktiválni/gátolni valamit. Ellenben ma már számítógépes modellezéssel ezen sokat lehet segíteni. Ezt csinálják is, ha már van egy cél receptorod, ami ellen gyógyszert akarsz tervezni, akkor azt számítógéppel meg lehet tervezni és aztán meg is lehet szintetizáltatni.

A másik kérdésre az a válasz, hogy igen, használnak sejttenyészetet. A nagy gyógyszergyárak azt csinálják, hogy random szintézissel csinálnak nagyon sok molekula-féleséget (mindből egy kicsit), azokat sejttenyészeteken tesztelik, és ha látnak bármilyen biológiai hatást (pl megállította a daganatos sejtek növekedését in vitro), akkor mennek vele tovább. Nyilván a legtöbbjükről később kiderül, hogy nem jó, mert nem csak a daganatot állítja meg, hanem pl az egész májat is. Pont ez amúgy a sejtes kísérleti rendszerek egyik fő hátránya: nem mond semmit a rendszerről magáról (ahogy te is mondod). A másik hátrány is ebből adódik: ha a kiválsztott 10 féle sejttenyészeten nem ad hatást az adott molekula, könnyen lehet hogy eldobsz valamit, ami máskülönben tök jó szer lenne.

Attól függ mit akarsz vizsgálni első körben.

Ha adott egy pszichoaktív hatóanyag, megnézheted milyen hatása van egy neuron kultúrára, esetleg receptor szinten. Milyen calcium aktivitást vált ki mondjuk, vagy feszültség szenzorral nézheted az AP-ket.

Viszont a szeletnek több értelme van, ott általában egér/patkány kérgi vagy más területről származó szeletet nézegetnek in vitro. Megpatchelik a sejteket, miközben 2-fotonnal lehet aktivitást mérni, vagy uncagingelni.

Azért egy szeletből egész sok hatás kijöhet, oszcillációktól kezdve egyéb komplexebb jelenségek is. Vannak emberi agyszeletes kísérletek is. (Műtétek során kivett élő darabok)

In vitro szelet kezd kimenni a divatból... nem is nagyon láttam mostanában in vitro szeletes cikkeket.

Nyilván ha összetett idegrendszeri hatást akarsz mérni, akkor in vivo kell először állatba injektálni a vegyületet. Vannak módszerek amikkel az egeret levágva kimutathatóak a hatások utólagosan.

Természetesen az éber, viselkedő állat ma már a bevett fázis. A tüzelési mintázatokat rögzítheted implantált elektróddal, vagy ablakon keresztül 2fotonnal pl. Itt lehetőségek tárháza van, specifikus sejteket, axonokat festhetsz meg a kéregben. Vizsgálhatod a kapillárisokat, sőt egy kanülön keresztül injektálhatod a drogot közvetlen az agyba, és az ablakon keresztül meg képalkotsz sejt szinten. Miközben fejbefogott állapotban szaladgál az állat egy tárcsán és csinálja a feladatot egy virtuális valóságban. Vagy haluzik éppen :D

Általános aktivitást adhat a kisállat fMRI vagy agyi mikroultrahang.

Persze ez csak rágcsáló... nagyon sok különbség lehet egy emberi hatásmechanizmus terén, pszichoaktív szereknél.

Így jönnek a nagyobb állatok, végén főemlőssel. Egy majom több millióba kerül, meg etikailag sem túl elfogadott.

Esetleg kereshetsz önkéntes humán alanyokat akik bármit magukba szívnak :D fMRI-vel egyre több érdekes dolgot lehet csinálni... többek között ma már a pszichoaktív gyógyszerek engedélyeztetéséhez nem elég az ha működik. fMRI hatástanulmány is kell emberen. A pszichoaktív gyógyszerek egy elég nagy részét nem is lehetne ma engedélyeztetni, mert fogalmunk sem volt annak idején hogy működik :D