«Разработка лекарственных кандидатов – аналогов флутимида против вируса гриппа» – так называется один из проектов-победителей конкурса научных работ в области химии, биологии, фармакологии и медицины «Авангард Знаний», организованного международной биофармацевтической компанией «АстраЗенека». На церемонии вручения премий победителям его представлял старший научный сотрудник Института биоорганической химии имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской Академии наук кандидат химических наук Илья Ямпольский.

Начало исследованиям положила новая химическая реакция, которую авторам удалось случайно обнаружить в ходе изучения флуоресценции кораллов, сообщает www.nkj.ru. Выяснилось, что в результате этой реакции синтезируются необычные гетероциклические соединения, проявляющие активность против вируса гриппа.

– У каждого открытия есть своя история. С чего и когда началась ваша история, Илья? Что побудило Вас изучать флуоресценцию кораллов?

– Ну, открытие – это громко сказано… Я бы сказал, что это некая зацепка для будущих исследований. Мы изучали химическую структуру хромофоров флуоресцентных белков. Дело в том, что в 1999 году в нашем институте, в лаборатории Сергея Лукьянова было впервые показано, что известная широкой публике красивая окраска кораллов (например, в Красном море) обязана своим существованием особого рода белкам. Эти белки интересны тем, что когда они сворачиваются в глобулу (полимерную цепь), внутри неё оказывается зажат кусочек их собственной аминокислотной цепочки. И, благодаря воздействию всей остальной глобулы, между аминокислотами, оказавшимися в центре глобулы, происходит химическая реакция, в результате которой образуется хромофор – химическая структура, поглощающая видимый свет. До 1999 года был известен только один подобный белок – это GFP (зеленый флуоресцентный белок) из медузы Aequorea victoria. Благодаря открытию Лукьянова сейчас известны сотни GFP-подобных флуоресцентных белков самых разных цветов: голубые, зелёные, красные, жёлтые…

Вновь открытые белки получили широкое применение как в научных исследованиях, так и для создания ряда практических технологий, широко использующихся в настоящее время во многих странах мира.

Впоследствии были открыты GFP-подобные белки, обладающие необычным, сложным поведением, например, способные менять окраску под воздействием облучения светом с определенной длиной волны (фотопереключаемые белки).

В то же время, обнаружение этого нового класса белков породило ряд фундаментальных вопросов: каково химическое строение хромофоров белков с различными спектральными свойствами (разных цветов); каковы механизмы образования (биосинтеза) хромофоров различного строения?

Я начал заниматься этими вопросами в 2001 году, когда познакомился с Лукьяновым и стал работать в его лаборатории.

– На тот момент Вы уже знали или подозревали, что изучаемые Вами вещества обладают противовирусной активностью?

– Когда мы пытались разобраться со сложным поведением в растворе хромофора жёлтого флуоресцентного белка из кораллового полипа Zoanthus, для завершения картины как будто не хватало одной детальки пазла.

Оказалось, что в кислой среде с этим веществом происходит необычное превращение – перегруппировка. Мы изучили эту реакцию, определили структуру продукта – 1,6-дикетопиперазина. Таким образом, мы поняли, что происходит с хромофором (пазл сложился), а также получили новый метод синтеза труднодоступных органических молекул. Неожиданно для нас оказалось, что единственной описанной структурой, где встречается 2,6-дикетопиперазиновый скелет, является флутимид – вещество, выделенное из грибов, растущих на помете африканского грызуна – дамана. Флутимид был выделен в 1995 году в ходе массированного скрининга природных образцов на активность против вируса гриппа.

Таким образом мы решили попробовать применить нашу находку для синтеза ряда аналогов флутимида, и испытания полученных веществ на активность против гриппа.

– Расскажите о методах работы.

– Мы стараемся использовать весь арсенал методов экспериментальной органической химии – это методы синтеза, выделения, установления структуры веществ. Большое место в нашей работе занимают спектроскопические методы – масс-спектрометрия, одно- и двумерный ядерный магнитный резонанс, УФ-спектроскопия, флуоресцентная спектроскопия. Очень плодотворным является то обстоятельство, что в нашей лаборатории химики работают бок о бок с биологами, что даёт возможность проводить исследования с широким тематическим и методологическим охватом, подходить к решению сложных проблем сразу с нескольких сторон.

– Есть ли закономерности в механизмах действия (и каковы эти механизмы) противовирусных препаратов? На какие системы клетки воздействуют ваши вещества? Как вы их испытывали?

— Вирусы – наиболее просто устроенные возбудители инфекционных заболеваний. В частности, вирус гриппа содержит всего 11 белков. Эти белки могут быть мишенями для действия лекарств. Например, молекула действующего вещества может прочно связываться с белком и нарушать его функцию. На сегодня существуют два типа лекарств от гриппа – ингибиторы нейраминидазы (фермента, который помогает выйти вирусу из зараженной клетки наружу) и ингибиторы белка М2 (препятствуют попаданию вируса в здоровую клетку). Наши вещества действуют на новую мишень – транскрипционный комплекс гриппа. Это комплекс из трёх белков, ответственный за копирование генетического материала вируса. В отличие от нейраминидазы, это не поверхностный белок, он не столь изменчив, и следовательно, можно ожидать, что вирус будет медленнее приспосабливаться к такому лекарству, будет медленнее развиваться устойчивость.

– Сколько человек трудится в команде, кто помогает в работе?

— Можно считать командой группу, которой я руковожу. Это аспиранты и студенты, все молодые люди. Ключевую роль в проекте по разработке лекарства от гриппа играет аспирант Михаил Баранов. С другой стороны, наша группа, в свою очередь, входит в лабораторию биофотоники, а та – в отдел (группу лабораторий) Института биоорганической химии РАН под руководством Сергея Лукьянова. Мы работаем слаженно на всех этих уровнях. У нас большая команда.

– Понятно, что такую задачу трудно решить в одиночку. Что нужно для успешной работы? РВК, Фонд «Сколково» – кто мог бы оказать содействие в оснащении лаборатории? Каким Вы видите проект в будущем?

— Проект по поиску нового лекарства (drug discovery) традиционно проходит несколько этапов. Первый – это наличие идеи, связанной с новым классом молекул, или новым механизмом действия, или новой мишенью. Второй этап – первичная проверка этой идеи (proof of principle). Эти два этапа мы прошли, самостоятельно, так как они требуют по большей части интеллектуальных, а не финансовых инвестиций. На следующих этапах доля интеллектуальных вложений закономерно падает, уступая место вложениям материальным. Это такие этапы, как синтез и скрининг больших библиотек аналогов, доклинические испытания, стандартные фармакологические тесты. Начиная с некоторого этапа авторы проекта должны передать часть работы в руки профильных специалистов. Наш проект может пройти в моих руках ещё одну стадию – синтез и скрининг больших библиотек (SAR – structure-activity study). Это та точка, в которой моя квалификация химика-органика и биохимика всё ещё будет полезной. Но уже этот этап требует инвестиций от сотен тысяч до миллионов долларов. Мы сейчас ищем сторону, заинтересованную в таком вложении.

– И всё-таки, нужно ли лечить грипп, или организм сам должен бороться с болезнью?

— В большинстве случаев, к счастью, организм сам справляется с гриппом. Тем не менее, по данным ВОЗ в мире ежегодно от гриппа умирают миллионы людей. В частности, это больные с ослабленным иммунитетом. Таким людям, конечно, нужно применять лекарства. Кроме того, вирус гриппа, как известно, постоянно видоизменяется, возникают опасные разновидности (штаммы), в том числе при передаче от человека к животным и обратно. В 1918-19 годах при пандемии гриппа (испанки) умерло 50–100 миллионов человек – больше, чем от мировых войн! «Азиатский грипп» 1957 года и «гонконгский грипп» 1968 года унесли жизни нескольких миллионов людей. Так что, при инфицировании особо патогенными штаммами вируса гриппа (которые возникают раз в несколько десятков лет) также необходимо лечение.

Лариса Аксёнова