Чуть более года назад в Южно-Уральском государственном университете в рамках Проекта 5-100 была создана уникальная Лаборатория компьютерного моделирования лекарственных средств, исследования которой помогают улучшить лекарственную формулу многих жизненно-важных противоопухолевых, противовирусных, противовоспалительных препаратов, устранить их токсичность и тяжелые побочные эффекты. Руководит лабораторией кандидат химических наук Владимир Потемкин. Ученый химик более 30 лет посвятил проблеме улучшения эффективности лекарств, соавтор свыше 90 научных публикаций в зарубежных журналах, индексируемых в базах данных Scopus и Web of Science.
Результаты работы впечатляют. За небольшой период времени научный коллектив Лаборатории ЮУрГУ провел моделирование более 50 видов биологической активности лекарственных препаратов. Например, был дан прогноз двух противоопухолевых средств, которые тестировались в Миланском государственном университете (г. Милан, Италия). Исследования показали, что препараты, прошедшие моделирование в Лаборатории ЮУрГУ, имеют эффективность в 10 раз выше первоначальной. Противовоспалительные средства, тестируемые в Университете Аристотеля (г. Салоники, Греция), также показали более высокую активность в 2 — 5 раз.
«Уникальность научной лаборатории в том, что мы комплексно осуществляем весь цикл моделирования лекарственных средств, их расчетных характеристик, их взаимосвязей с биологической активностью (токсичность, метаболические свойства, аллергенность), с ферментами и проч. с помощью уникального программного обеспечения, – объясняет руководитель Лаборатории компьютерного моделирования лекарственных средств ЮУрГУ Владимир Потемкин. – Оно необходимо для прогнозирования различных свойств соединений. Наши исследования позволяют создавать инновационные, в том числе наноструктурные материалы, а также прогнозировать свойства соединений, связанных с биологической активностью. Лаборатория работает с учетом мультистадийности и мультизадачности действия лекарственного препарата в отличие от мировых фармацевтических концернов, где исследуется только одна стадия комплексообразования «рецептор – лекарственное средство». На самом деле эта стадия не гарантирует, что лекарство подействует, как и то, что оно вообще дойдет до своей мишени».
Антон Павлович Чехов сказал, что в человеке все должно быть прекрасно. Владимир Александрович Потемкин считает, что в хорошем лекарстве тоже все должно быть гармонично – и транспортные функции, и проникновение в клетку, и взаимодействие с ферментом. Если хотя бы одну из перечисленных стадий упустить, то не будет взаимодействия препарата с ферментом, а значит – нужного терапевтического эффекта:
«Во всех случаях интересно выделить фрагменты, которые отвечают за действие лекарств. Это, так называемые, фармакофорные фрагменты, которые и обеспечивают проявление терапевтического эффекта. Есть, наоборот, антифармакофорные фрагменты, которые блокируют терапевтическое действие. Они частенько содержатся в лекарствах и очень важно их выявить, заменить или устранить для получения более эффективного препарата. Другой не менее важный аспект — это транспортные функции препарата. Если лекарство плохо транспортируется, необходимо выявить фрагменты, которые обеспечивают транспортную функцию и все смоделировать так, чтобы лекарство точно поступало в необходимый орган».
Общемировая проблема фармацевтической отрасли – это высокая токсичность и аллергенность даже очень качественных лекарственных средств. Устранение нежелательной биологической активности, побочных эффектов жизненно важных лекарственных препаратов при сохранении их целевой биологической активности стало одной из самых актуальных тем на Всемирном конгрессе по исследованию лекарств и терапии в г. Бостон (США). Выступление южноуральских ученых с докладом на международном научном мероприятии вызвало оглушительный успех и неподдельный интерес зарубежных коллег.
В настоящее время научный коллектив Лаборатории компьютерного моделирования лекарственных средств ЮУрГУ продолжает вести активную научно-исследовательскую работу: в России выполняются 2 гранта по госзаданию, гранты РНФ и РФФИ, поданы заявки на международные гранты «Исследование, интеллектуальный анализ и дизайн потенциальных анти-нейродегенеративных средств» (Объединение им. Гельмгольца, г. Лейпциг, Германия), при успешном выполнении которых в будущем, возможно, получится облегчить участь страдающих болезнью Парксинсона и Альцгеймера. Подана заявка на мегагрант на тему «Системы интеллектуального анализа больших баз данных для поиска и дизайна новых перспективных лекарственных средств» (Объединение им. Гельмгольца, г. Мюнхен, Германия).
«Если мы выиграем мегагрант, наше исследование будет посвящено противотуберкулезным препаратам, – рассказывает Владимир Потемкин. – В России туберкулез является проблемой, поэтому все жители ежегодно проходят ФОГ в обязательном порядке. Несмотря на то, что во многих развитых странах такой серьезной проблемы как туберкулез нет, для них также актуальна тема противотуберкулезной активности, поскольку есть важнейшая проблема СПИДа. От самого СПИДа, как известно, никто не умирает, умирают от осложнений, вызванных иммунодефицитом, частым осложнением является именно туберкулез. Проблема туберкулеза имеет интернациональный характер».
В планах Владимира Потемкина развить Лабораторию в мощный исследовательский центр с отличными специалистами и высокотехнологичным оборудованием, что в будущем поможет решать глобальные задачи мировой фармации и, возможно, даже проводить самостоятельные экспериментальные исследования инновационных лекарственных препаратов на территории России.
