薬物併用研究における相乗作用と拮抗作用の理論的基礎、実験設計、およびコンピューター化されたシミュレーション

さまざまな反応シーケンスとメカニズムの数学的誘導と控除、およびさまざまなタイプの阻害の控除を介した平衡状態の質量アクション法の原理から導出された中央値効果方程式は、ミカエリス・メンテン方程式の統一理論であることが示されています。方程式、ヘンダーソンハッセルバルチ方程式、およびカチャード方程式。線量と効果は、定義されたパラメーターを介して交換可能であることが示されています。単一の薬物効果のこの一般的な方程式は、N薬物の複数の薬物効果方程式に拡張されています。これらの方程式は、Ci <1、= 1、および> 1がそれぞれ相乗作用、加法効果、および拮抗作用を示している、薬物相互作用の定量的決定を可能にする併用指数（CI） - イソボログラム方程式の理論的基礎を提供します。これらのアルゴリズムに基づいて、コンピューターソフトウェアは、すべての用量または効果レベルで相乗効果と拮抗作用の自動シミュレーションを可能にするために開発されました。in vitroまたはin vivo研究のために、用量効果曲線、中央値 - 効果プロット、併用指数プロット、イソボログラム、用量削減指数プロット、およびポリゴノグラムを表示します。この理論開発、実験設計、およびコンピューター化されたデータ分析により、生物医学の分野の広大な分野における薬物またはその他のエンティティの組み合わせと同様に、単一の薬物評価または発がん物質および放射線リスク評価の用量効果分析が促進されました。このレビューでは、選択されたアプリケーションの例を示し、実験設計と実際のデータ分析の段階的な例も示します。数学的誘導除幕監督との大量アクション法の原則とのマージは、一般理論開発のためのユニークで効果的な科学的方法であることが証明されています。中央値効果の原則とその大量アクション法に基づくコンピューターソフトウェアは、単一の化合物またはエンティティを効果的に評価する方法から、併用療法で複数の薬物またはモダリティを有益に使用する方法まで、生物医学のアプリケーションの増加を獲得しています。

The median-effect equation derived from the mass-action law principle at equilibrium-steady state via mathematical induction and deduction for different reaction sequences and mechanisms and different types of inhibition has been shown to be the unified theory for the Michaelis-Menten equation, Hill equation, Henderson-Hasselbalch equation, and Scatchard equation. It is shown that dose and effect are interchangeable via defined parameters. This general equation for the single drug effect has been extended to the multiple drug effect equation for n drugs. These equations provide the theoretical basis for the combination index (CI)-isobologram equation that allows quantitative determination of drug interactions, where CI < 1, = 1, and > 1 indicate synergism, additive effect, and antagonism, respectively. Based on these algorithms, computer software has been developed to allow automated simulation of synergism and antagonism at all dose or effect levels. It displays the dose-effect curve, median-effect plot, combination index plot, isobologram, dose-reduction index plot, and polygonogram for in vitro or in vivo studies. This theoretical development, experimental design, and computerized data analysis have facilitated dose-effect analysis for single drug evaluation or carcinogen and radiation risk assessment, as well as for drug or other entity combinations in a vast field of disciplines of biomedical sciences. In this review, selected examples of applications are given, and step-by-step examples of experimental designs and real data analysis are also illustrated. The merging of the mass-action law principle with mathematical induction-deduction has been proven to be a unique and effective scientific method for general theory development. The median-effect principle and its mass-action law based computer software are gaining increased applications in biomedical sciences, from how to effectively evaluate a single compound or entity to how to beneficially use multiple drugs or modalities in combination therapies.