Портрет Моны Лизы в стиле бактериум арт

24 апреля, 2015, 00:00 Распечатать

Украинские ученые  в   сотрудничестве  с  немецкими  коллегами создали лекарство, которое можно "включать" и "выключать"  воздействием  света.  На фоточувствительные антимикробные  пептиды  возлагаются  большие  надежды как на антибиотики нового поколения - без токсических побочных действий. Резистентность (стойкость)  возбудителей инфекций, считают ученые, также может быть решена с появлением новых,  пептидных  антибиотиков.

 

От конечной станции метро едем дальше на авто. Дорога петляет через заброшенную промзону, за окном — развалины гиганта советской химической индустрии, печально известного завода "Радикал". Невольно всплывают в памяти кадры мертвой зоны из известного кинофильма Тарковского. Но вот — новые современные корпуса. Строгий пропускной режим. Здесь, на научно-производственном предприятии "Укроргсинтез", размещается лаборатория твердофазного пептидного синтеза, где ученые Института высоких технологий (ИВТ) Киевского национального университета им. Тараса Шевченко работают над созданием фоточувствительных антимикробных пептидов. На такие пептиды возлагаются большие надежды как на антибиотики нового поколения - без токсических побочных действий. Резистентность (стойкость) возбудителей инфекций, считают ученые, также может быть решена с появлением новых, пептидных антибиотиков.

— Лаборатория пептидного синтеза создана в ИВТ совместно с НПП "Укроргсинтез". Здесь наши студенты-магистры проходят практику, привлекаются к научным исследованиям. Киевский университет приобрел современный прибор — роботизированный пептидный синтезатор, что позволяет получать небиологическим путем соединения, играющие едва ли не самую важную роль в существовании жизни на Земле, — пептиды и белки. Одна из студенток первого выпуска нашего института, Юлия Баканович, успешно овладела технологией синтеза пептидов на новом приборе и получила новые пептиды с высокой антимикробной активностью. "Укроргсинтез" обеспечивает работу лаборатории реактивами, дополнительным оборудованием, — рассказывает заведующий кафедрой супрамолекулярной химии Института высоких технологий КНУ им. Тараса Шевченко, профессор Игорь Комаров. —Научные исследования также других кафедр ИВТ поддерживают частные компании, руководители которых хорошо понимают роль высоких технологий для развития наукоемкого бизнеса в Украине.

Комаров
На церемонии вручения премии Георга Форстера (г. Бамберг, Германия, апрель 2015 г.). Слева направо: парламентский статс-секретарь федерального министра экономического сотрудничества и развития Томас Зильберхорн; проф. Игорь Комаров; президент Фонда Александра фон Гумбольдта проф. Гельмут Шварц. Фото Humboldt Foundation/Albrecht G.W. Barthel.

— Игорь Владимирович, можно ли сказать, что исследования, которые вы проводите с коллегами, открывают новое направление в медицинской химии?

— Сейчас в фармацевтической химии наблюдается повышенный интерес к пептидам благодаря их высокой биологической активности, необходимой для лекарственных средств (ЛС).

Несмотря на достижения современной фарминдустрии, наметились проблемы, не находящие решения. Одна из таких проблем — в том, что на разработку лекарственных средств тратятся очень большие средства, но в большинстве случаев эти затраты напрасны. 90%, а то и больше кандидатов на ЛС на стадии клинических и предклинических исследований "сходят с дистанции", и только 10% утверждаются регуляторными органами. А это миллиарды и миллиарды долларов, выбрасываемых фактически "на ветер". Почему? Причин много, но одна из самых весомых — большинство кандидатов на ЛС не могут использоваться из-за высокой токсичности и нежелательных побочных действий. Как избежать этого? Вопрос крайне сложный. Большинство современных лекарств, попав в организм, проявляет свое действие не только там, где необходимо, а везде, буквально пленяя каждую клетку нашего организма, а это  чревато, в том числе, и токсичностью, и нежелательными побочными действиями. Если бы ЛС действовало селективно, то можно было бы избежать вредных побочных эффектов. Ведь, например, при воспалении верхних дыхательных путей клетки иммунной системы активируются в нужный момент и в нужном месте.

И вот возникла идея — такого же эффекта мы могли бы достичь, будь у нас фотоуправляемые ЛС. Их можно было бы ввести в организм в неактивном состоянии, а под действием света активировать в нужное время и в нужном месте, минимизировав таким образом их токсическое действие на организм.

— В онкологии применяется метод фотодинамической терапии. В чем принципиальное различие вашего подхода?

— Мы говорим об активации видимым светом, который не оказывает губительного действия на организм, а только "включает" или "выключает" лекарственное средство. 

Вообще-то идее активации ЛС под действием света более
100 лет. Со временем появился термин "фотодинамическая терапия", и она пришла в клиническую медицину, прежде всего, в лечении рака. Современная фотодинамическая терапия рака базируется на использовании красителей — сенсибилизаторов, которые при возбуждении квантами света активируют молекулы кислорода, а те, в свою очередь, приводят к гибели клеток опухоли. Таким образом, в этой технологии непосредственным лекарственным средством является кислород, которого не всегда достаточно в месте локализации опухолей.

Нам пришла в голову мысль: а нельзя ли непосредственно руководить биологической активностью ЛС — противоопухолевого, антимикробного и т.п., то есть "включать" его и "выключать", избегая необходимости активации кислорода или других молекул в живых организмах? По такому принципу, до определенного времени лекарственное средство является биологически неактивным соединением. Выразительная аналогия — тигр в клетке. А затем — представим — разрушают клетку (под действием света) — и тигр (т.е. ЛС) освобождается...

Наша идея заключается в том, чтобы использовать такие молекулярные фрагменты, которые обратимо изменяют свою структуру под действием света. Свет различной длины волны изменяет форму (конфигурацию) молекулы. И вот, вместо природных аминокислот мы вставили в пептид фрагмент, изменяющий свою структуру под действием света. 

В природе существует множество антимикробных пептидов. Знаете, зачем когда-то лягушку бросали в кувшин с молоком? Да, чтобы оно дольше не скисало, — на коже лягушки содержится много веществ — пептидов, проявляющих антимикробное действие. Таких пептидов — в человеческом организме, у животных, растений — уже исследовано множество. Можно просто вставлять в их молекулы вместо природных аминокислот фоточувствительный фрагмент, изменяющий свою структуру под действием света. Один из наших выпускников, Олег Бабий, синтезировал  большое количество таких пептидов.

Бактериум-арт_1
Олег Жарий
Олег Бабий

— Над созданием фоточувствительных антимикробных пептидов вы работаете совместно с учеными Института технологий г. Карлсруэ (Германия). Недавно вас наградили престижной международной премией Фонда Гумбольдта (Georg Forster Research Award). Это, безусловно, является признанием достигнутых результатов. В чем их суть?

— Наша исследовательская группа сотрудничает с Институтом технологий г. Карлсруэ уже более 10 лет. Кстати, Фонд Гумбольдта, который меня поддерживает, подарил хроматограф для нашей лаборатории. 

В экспериментах с антибиотиком, проводимых совместно с немецкими коллегами, было показано необыкновенно яркое фотопереключение антимикробной активности. Взгляните на эту иллюстрацию. На ней — чашка Петри, где в питательной среде для бактерий один из фоточувствительных антибиотиков был активирован облучением видимым светом в пределах круга, тогда как за пределами круга антибиотик оставался в неактивном состоянии. Хорошо видно, что колонии бактерий выросли только за пределами участка облучения, а облученный участок — прозрачный, без колоний. Причем граница между участками настолько четкая, что мы даже эмблему Института высоких технологий изобразили. Еще один яркий пример — созданный методом фотопереключения портрет Моны Лизы. Кстати, рисунок с Моной Лизой помещен на обложке престижного научного журнала Angewandte Chemiе, где опубликована статья о результатах наших исследований. Рецензенты отметили ее как "особенно важную".

В последнее время мы сосредоточили внимание на исследовании противоопухолевых пептидов. Сначала проводили эксперименты с культивированными клетками человеческих опухолей. Затем в опытах на мышах убедительно были показаны положительные результаты фотопереключения. Несколько мышек полностью избавились от опухолей, у других опухоль прекратила рост или значительно уменьшилась.

Эти исследования мы проводили совместно с биологами нашего университета и немецкими коллегами. Студенты также участвовали в экспериментах. Планируем продолжить исследования — теперь уже предклинические, в том числе с помощью компании "Укроргсинтез", с руководством которой есть об этом договоренность. Но уже теперь не приходится сомневаться, что такие фоточувствительные лекарственные средства в недалеком будущем лягут в основу современных технологий лечения локализованных расстройств — инфекций, воспалений, раковых опухолей. После терапии такие ЛС действием света могут быть дезактивированы, т.е. преобразованы в безопасные вещества, а значит, не будут оказывать нежелательные побочные эффекты.

— Кто владелец патента на перспективную технологию?

— Владельцы патента — Киевский национальный университет им. Т.Шевченко и Институт технологий г. Карлсруэ (Германия). Это первый патент нашего университета, полученный совместно с зарубежными учеными. 

— Институт высоких технологий создан сравнительно недавно. Чья это идея?

 — Институт высоких технологий создан в 2009 г. В то время я заведовал кафедрой органической химии на химфаке. Однажды ко мне подошел первый проректор (в прошлом) КНУ Олег Васильевич Третяк и говорит: "Есть идея создать в рамках университета новый факультет или институт высоких технологий, который давал бы междисциплинарное образование". То есть готовил специалистов, у которых были бы знания по различным дисциплинам, прежде всего по математике, физике, химии, биологии, компьютерным технологиям, и они могли бы проводить исследования на стыке естественных наук. Без этого невозможно развивать высокие технологии. 

Довольно тесные связи сложились у нас с Национальной академией наук. Институт молекулярной биологии и генетики, институты химического профиля — органической химии, биоорганической химии, институт микроприборов, институт полупроводников — с этими и другими академическими учреждениями заключены договора о сотрудничестве, наши студенты и аспиранты проходят там практику, научные сотрудники НИИ читают у нас лекции. Среди наших партнеров и спонсоров — солидные компании и фирмы. 

— Какая специальность в дипломах ваших выпускников?

— Высокие технологии. У нас читаются междисциплинарные курсы. Например, медицинская химия, супрамолекулярная химия, физика низкоизмерительных систем, синергетика, биоинформатика,  полупроводниковые сенсоры, многофункциональные материалы, бимолекулярная электроника, молекулярный дизайн… Междисциплинарность — это плюс для студентов. Когда я рассказывал своим зарубежным коллегам о нашем институте, они говорили: "О, именно такие студенты нам и нужны". 

— Получается, что готовим специалистов для зарубежья? Разве у нас они не нужны?

— Приблизительно треть наших студентов остаются в аспирантуре. В прошлом году был большой конкурс. Две трети, возможно немного меньше, поедут учиться в аспирантуру за границу. Это те, что, будучи студентами, уже проходили стажировку в других странах. На мой взгляд, стоит побывать за рубежом. Чему-то поучиться, себя показать. В Украине наших выпускников охотно берут на работу фирмы и компании, где необходимы специалисты в области высоких технологий.

Бактериум-арт_2
Олег Жарий
Юлия Баканович в лаборатории пептидного синтезу

Большинство тех, кто хочет серьезно заниматься наукой, рано или поздно пробуют себя за границей, но подавляющее большинство возвращается. Теперь в Украине есть места, где можно делать науку. Хотя, конечно, времена тяжелые. Но ученые уже поняли, как надо действовать, чтобы заниматься наукой, где искать ресурсы. Вопреки всем кризисам у нас есть светлые головы, есть тяга к новым знаниям, в конце концов — есть научные достижения. И есть фармацевтические предприятия, которые могут выпускать современные лекарства. Я думаю, что в Украине со временем может быть организовано производство фотоуправляемых лекарственных средств.

На церемонии вручения премии Георга Форстера (г. Бамберг, Германия, апрель 2015 г.). Слева направо: парламентский статс-секретарь федерального министра экономического сотрудничества и развития Томас Зильберхорн; проф. Игорь Комаров; президент Фонда Александра фон Гумбольдта проф. Гельмут Шварц.
Фото Humboldt Foundation/Albrecht G.W. Barthel.

Оставайтесь в курсе последних событий! Подписывайтесь на наш канал в Telegram
Заметили ошибку?
Пожалуйста, выделите ее мышкой и нажмите Ctrl+Enter
Добавить комментарий
Осталось символов: 2000
Авторизуйтесь, чтобы иметь возможность комментировать материалы
Последний Первый Популярные Всего комментариев: 1
  • Pegagog Pegagog 25 квітня, 21:08 Заведующий кафедрой супрамолекулярной химии Института высоких технологий КНУ им. Тараса Шевченко, профессор Игорь Комаров: "Но ученые уже поняли, как надо действовать, чтобы заниматься наукой, где искать ресурсы". "Среди наших партнеров и спонсоров — солидные компании и фирмы". ___ http://gazeta.zn.ua/science/dorozhe-zolota-_.html Академик НАНУ Олег Крышталь: " Даже коммунальные затраты наш институт покрывает за счет аренды. Все это вполне официально, существуют утвержденные нормативы и тарифы. Вдумайтесь лишь: существование всемирно известного института жестко зависит от способности сдавать в аренду треть своих площадей". согласен 0 не согласен 0 Ответить Цитировать СпасибоПожаловаться
Выпуск №30, 18 августа-23 августа Архив номеров | Содержание номера < >
Вам также будет интересно