http://93.174.130.82/digest/showdnews.aspx?id=52e49fce-d1f5-412f-b3b8-10f15a40af58&print=1© 2024 Российская академия наук
На предстоящей декабрьской сессии Общего собрания РАН «Научные основы эффективности и безопасности лекарственных средств» академик Стоник представит доклад «Исследование природных соединений как путь к новым лекарствам». О чём пойдёт речь, Валентин Аронович рассказал газете «Поиск».
- Изучение природных соединений – важная научная область, лежащая на стыке биологии и химии, – начинает рассказ Валентин Аронович. – Мы ищем, выделяем такие вещества, устанавливаем их строение, изучаем биологические функции, а также химические превращения, прежде всего ведущие к созданию высокоактивных продуктов. Эти исследования очень ценны для углубления биологических и химических знаний, они создают научные основы для разработки новых лекарств и биологически активных добавок к пище.
Один из объектов наших исследований – вторичные метаболиты различных морских и наземных организмов (это органические вещества – продукты обменных процессов, приводящих к образованию соединений, свойственных немногим группам организмов, в том числе и некоторым морским беспозвоночным). В них можно найти много нового и потенциально полезного. Эти биомолекулы не имеют всеобщего распространения: их можно обнаружить только в отдельных группах, иногда даже в одном биологическом виде. Некоторые вторичные метаболиты (морфин, хинин и другие) были получены еще более 200 лет назад.
По своему химическому строению вторичные метаболиты весьма разнообразны. По биологическим функциям принято выделять такие группы этих веществ, как витамины, гормоны, антибиотики, токсины, феромоны и так далее. В отечественной и зарубежной литературе такие вещества часто называют природными соединениями (natural products). Общее число известных природных соединений, по-видимому, не превышает 300-400 тысяч. Для сравнения: химики синтезировали к настоящему времени около 90 миллионов органических соединений.
– И каких успехов уже удалось добиться?
– Специалисты нашего института выделили более 500 новых природных соединений, установили их химическое строение. Открыты новые структурные группы таких веществ. В их числе тритерпеновые гликозиды даммаранового ряда – гинзенозиды из женьшеня (конец 1960-х годов), неголостановые гликозиды из голотурий (середина 1980-х), биполярные сфинголипиды (конец 1980-х), стероидные олигогликозиды из губок (2004 год), необычные липиды А из морских бактерий (2004 год) и другие.
Такие исследования, конечно же, должны иметь и прикладное применение. Мы получили более 100 новых полярных стероидов, около 150 тритерпеновых гликозидов, разработали мощные антиоксиданты, иммуномодуляторы, кардиостимуляторы, нейропротекторы, противоопухолевые агенты и другие ценные природные соединения из морского и наземного биологического сырья. Созданы новые лекарства, биологически активные добавки к пище, диагностикумы, ветеринарные средства и биохимические препараты.
– Если можно, поподробнее – об отечественных лекарственных препаратах, которые были произведены на основе ваших разработок. Тема актуальная.
– Спектр применения препаратов довольно широк: для медицины, сельского хозяйства, ветеринарии, кожевенной промышленности, также получены новые лечебно-профилактические безалкогольные напитки и пищевые добавки. Например, многолетнее изучение хиноидных пигментов из морских ежей привело к созданию новых лекарственных препаратов – «Гистохрома для кардиологии» и «Гистохрома для офтальмологии», которые широко применяются практической медициной в Российской Федерации. Или возьмём «Коллагеназу КК» – её получают из отходов переработки промысловых видов краба. Она предупреждает развитие грубых рубцов, при этом сохраняется подвижность кожи и мягких тканей.
Созданные у нас, в Тихоокеанском институте биоорганической химии ДВО РАН препараты серии «Гистохром» применяются при лечении ряда глазных заболеваний и инфаркта. Субстанции для них мы производим на нашей опытно-экспериментальной установке. «Максар» лечит заболевания печени. Выпущено несколько опытных партий, а масштабное промышленное производство мы пытаемся организовать на протяжении последних нескольких лет.
При помощи ферментативной трансформации ламинаранов (полисахаридов) разрабатывался «Транслам» – препарат, потенциально применимый для лечения лучевой болезни. Он нетоксичен и не вызывает побочных эффектов. Однако эта разработка была остановлена из-за уменьшения ресурсов курильского моллюска – гребешка, из отходов которого получали необходимый для производства «Транслама» фермент. Сейчас мы пытаемся решить эту проблему с помощью биотехнологии.
Предлагаемые технологии и препараты являются конкурентоспособными, а некоторые из них не имеют аналогов в мировой практике.
– Совсем недавно Российский институт стратегических исследований представил аналитический доклад, в котором говорилось о необходимости создать в стране собственную стратегию борьбы с ВИЧ. Есть ли у вас новые разработки в этой области?
– Нет, мы таких исследований не вели, главным образом, из-за того, что нет возможности оперативно выполнять биотестирование на вирусах. Хотя некоторые наши препараты и применялись в ветеринарии для уменьшения последствий вирусных заболеваний животных, например, алеутской болезни норок. В советские времена многие сотни тысяч этих животных получали инъекции нашего ветеринарного препарата «КД». При этом уменьшался падёж норок и увеличивалась выживаемость щенков.
Сравнительно недавно выяснилось, что съедобные водорослевые полисахариды, в частности фукоиданы, каррагинаны и другие, полученные в нашем институте, препятствуют попаданию ВИЧ в клетки человека. Однако эти вещества плохо проникают в биологические жидкости. Поэтому вопрос о том, можно ли их рассматривать как вспомогательные средства, имеющие определенные перспективы быть использованными для лечения больных СПИДом, пока остаётся нерешенным.
– В вашем институте есть опытно-экспериментальное хозяйство…
– Наше опытное производство развивается, хотя и с большим трудом. Мы поднимали его собственными усилиями, оснащали оборудованием участки по международным правилам GNP –Good Manufacturing Practice for Medicinal Products или Правила производства лекарственных средств. На производстве установлен фармацевтический реактор для органического синтеза, испарители, небольшие установки для получения таблеток и капсул. А из научного оборудования у нас в институте есть не только мощные ЯМР и масс-спектрометры, но и один из немногих в стране магнитный томограф для лабораторных животных, который позволяет, используя модельную болезнь (например, инсульт) и вещества, отобранные при исследованиях на клеточном уровне, оценить активность препаратов на лабораторных животных.
– Насколько перспективно исследование природных соединений?
– Сегодня на фармацевтическом рынке России, если брать объёмы продаж, менее двадцати пяти процентов лекарств – отечественного производства, среди препаратов сердечно-сосудистого действия их всего одиннадцать процентов, противоопухолевого действия – восемнадцать процентов, психотропных препаратов – двадцать четыре процента. Исправить ситуацию можно, в том числе, развивая исследования в области биоорганической химии природных соединений и органического синтеза, молекулярной биологии. Нужно повышать заинтересованность в создании новых отечественных препаратов со стороны фармацевтической промышленности.
Недавно в нашей области наметились новые тенденции. Одна из них связана с появлением нового научного направления – метаболомики. Это системное изучение низкомолекулярных метаболитов, своего рода химических «отпечатков пальцев», которые оставляют в организме специфические внутриклеточные процессы.
Другая тенденция – развитие выделительной и спектральной техники, возрастание удельного веса исследований минорных вторичных метаболитов, содержащихся в экстрактах в количествах менее чем 0,0001 процента. Некоторые из них обладают высокой физиологической активностью. Так называемые активные метаболиты – промежуточные продукты в биосинтезе различных природных соединений – практически не накапливаются в сколько-нибудь заметных количествах в организмах-продуцентах и также являются минорными метаболитами. Идентификация минорных метаболитов – важный путь к пониманию механизмов и направлений биосинтетических превращений и к изучению биохимической комбинаторики вторичного обмена, тесно связанной с эволюционным поиском новых химических средств адаптации в живых системах.
Открытие высокой физиологической активности у целой серии минорных метаболитов морского и наземного происхождения делает всё более востребованным полный асимметрический органический синтез природных соединений. В ряде случаев – это единственный способ сделать доступными для фармакологического и клинического тестирования перспективные для медицины природные соединения.
В последние годы в разных странах открыто немало экстремально активных морских природных веществ. Многие из них стали субстанциями противоопухолевых лекарств нового поколения («Ионделис», «Видотин», «Эрибулин»). Некоторые – в качестве потенциальных биологически активных соединений – проходят доклиническую или даже клиническую стадию изучения. Имеются они и у нас. Появляются препараты с такими биологически активными субстанциями, килограммового (а иногда и граммового) количества которых достаточно, чтобы обеспечить потребность страны. Их наработку можно проводить, например, с использованием опытно-экспериментальных установок и опытных производств институтов Российской Академии наук.
Наконец, практическое применение результатов как биологических, так и химических исследований природных соединений в значительной степени зависит от биотестирования. Желательно увеличить число, улучшить материальное обеспечение и скоординировать работу лабораторий, занимающихся изучением физиологического действия тех или иных соединений на вирусы, различные клетки и ткани. В стране, по нашему мнению, должно быть больше современных вивариев с лабораторными животными, центров доклинических исследований, медицинских учреждений, которым дано право клинической апробации новых препаратов.
– Кто финансирует исследования, разработку препаратов?
– И в России (тем более в кризис), и за рубежом крупные фармацевтические фирмы не торопятся вкладывать деньги в поиски и структурную идентификацию биоактивных природных соединений. Обычно они берут готовые или полуготовые лидерные, то есть уже показавшие высокую активность и более или менее доказавшие свою безопасность, соединения и на их основе разрабатывают лекарства. Создание нового противоопухолевого препарата за рубежом обходится не менее чем в один миллиард долларов. Мы в Росии, естественно, такими средствами не располагаем. В этом смысле ситуация здесь пока не внушает оптимизма.
– Идёт реформа РАН. Сокращены объёмы государственного финансирования работы институтов. Как вы оцениваете перспективы института в сложившейся ситуации?
– Сейчас нам приходится нелегко. Нет средств даже на то, чтобы отремонтировать протекающие во время тайфунов крыши и фасад института. Тем не менее научный поиск продолжается. Недавно на научно-исследовательском судне ДВО РАН «Академик Опарин» наши учёные ходили в очередную экспедицию в акваторию Курильских и Командорских островов. Для выделения биоактивных веществ были собраны сотни новых образцов морских организмов – губок, асцидий, водорослей, а из тихоокеанской морской воды и донных осадков выделены около 300 аксенических штаммов морских микроорганизмов. Эти микроорганизмы пополнят нашу, единственную в России, коллекцию морских микроорганизмов ТИБОХ ДВО РАН.
По итогам наших морских экспедиций уже описаны более 150 новых видов морских бактерий — этой работой руководит член-корреспондент РАН Валерий Михайлов, а всего в нашей коллекции около 5 тысяч аксенических штаммов. Каждый собранный биологический объект может стать основой нового научного проекта. Так, недавно из экстрактов одной из собранных в экспедиции губок было выделено соединение, ингибирующее множественную лекарственную устойчивость опухолевых клеток. Именно это свойство опухолевых клеток является причиной большинства летальных исходов при онкологических заболеваниях. Кто знает, какие ещё находки и открытия могут быть сделаны в самое ближайшее время?!