Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) приступают к испытаниям нового противоинсультного препарата. Его эффективность предсказана математическими моделями и предварительными экспериментами. Теперь ее предстоит проверить на грызунах. Как создаются новые лекарства и как математика помогает удешевить их разработку на полмиллиарда долларов, – в материале РИА Томск.
Как рассказал сотрудник лаборатории изучения механизмов нейропротекции, профессор кафедры биотехнологии и органической химии ТПУ Андрей Хлебников, кафедра была организована в Томском технологическом институте (ныне ТПУ) в начале ХХ века.
«В прошлом году мы праздновали 115 лет. И за это время учеными кафедры создано всего пять лекарственных препаратов: противосудорожные бензонал, бензобамил, галонал, галодиф и антивирусный йодантипирин. Сейчас мы стоим на пороге создания еще одного препарата, противоинсультного. В ближайшее время заканчиваем оснащение лаборатории и приступаем к проведению экспериментов на животных», – рассказывает Хлебников.
По словам ученого, для получения более корректных результатов грызуны должны содержаться в специальных шкафах, в определенном микроклимате, питаться по определенному режиму. Чтобы создать такие условия, нужно очень дорогое оборудование, сейчас оно закупается.
«К счастью, мы выиграли грант Российского научного фонда (РНФ) – 18 миллионов рублей на три года на проведение этих исследований. Коллектив гранта – 10 человек, руководит им Дмитрий Аточин, который возглавляет лабораторию изучения механизмов нейропротекции в ТПУ и является сотрудником центра кардиоваскулярных исследований в США. Научная работа проводится на стыке химии, биологии, математики. Так мы можем получить синергетический эффект», – говорит Хлебников.
За последние 10-15 лет структуру большого количества биомишеней удалось расшифровать.
«Удалось построить их трехмерные модели и подобрать вещества-«ключи». В нашем случае «ключ» должен иметь плоскую структуру, потому что «замок» представляет собой узкую щель в молекуле белка», – продолжает ученый.
По его словам, плоских молекул известно довольно много. Поэтому сначала провели моделирование на компьютере, поместив молекулу в активный центр биомишени. Использование математических подходов позволяет с достаточной вероятностью спрогнозировать, будет ли полученное вещество эффективно.
«Это колоссально экономит время. По результатам моделирования мы отобрали порядка 10 наиболее подходящих молекул и испытали на клетках, которые в большом количестве содержат данный рецептор. Одно из этих химических соединений – производное хиноксалина – проявило высокую биологическую активность», – рассказывает Хлебников.
Далее ученые стали синтезировать аналоги и нашли соединение на основе хиноксалина, которое на порядок активнее, чем первоначальные образцы. Аточин провел первые испытания на грызунах в своей лаборатории в США и подтвердил, что новое вещество подавляет зону инсульта. Публикация с результатами вышла в 2016 году и помогла ТПУ получить многомиллионный грант на продолжение исследований.
«Сейчас, например, полученное вещество имеет малую растворимость, то есть в виде инъекций его не введешь. Наша задача – модицифировать структуру молекулы, чтобы повысить растворимость и при этом сохранить противоинсультную активность предшественника. Важно, чтобы не проявлялась токсичность, не было отрицательных побочных эффектов. Это все надо проверить на животных», – подчеркивает Хлебников.
«Если бы мы действовали традиционным методом – синтезировали новые вещества и каждое проверяли на животных, это отняло бы не только время, но и деньги – такие эксперименты довольно дорогие. А с применением нового подхода нам предстоит проверить уже не сотни соединений, а 10-20 самых перспективных», – говорит Хлебников.
Он считает, что современные методы позволили как минимум вдвое удешевить стоимость разработки нового лекарства. Конечно, она по-прежнему астрономическая и может достигать 0,5 миллиарда долларов, если опираться на данные зарубежных фармкомпаний. Но лиха беда начало!
Испытания на грызунах будут идти несколько недель. Когда ученые докажут, что соединения безопасны, предстоит перейти на следующий этап – клинический, то есть испытаний на людях.
