22.08.2016/№34

В ИБОХ разрабатывается аналитическая система для оценки превращений лекарственных препаратов в организме человека.

О сути новинки нам рассказал один из разработчиков – старший научный сотрудник лаборатории белковой инженерии Ярослав ДИЧЕНКО (на фото).

Когда разрабатывается новое лекарственное вещество (соединение), перед специалистами стоит задача – посмотреть, как оно будет выполнять свои функции, при этом не нанося вреда организму. Необдуманный подход к созданию нового лекарственного препарата может привести к трагическим последствиям. Ярким примером этого стала так называемая «Талидомидовая трагедия», случившаяся в середине ХХ века в Европе: снотворный препарат Талидомид оказался тератогеном и вызвал массовые морфологические аномалии и пороки развития у детей, матери которых принимали препарат. Возникший в результате инцидента сильный общественный резонанс по отношению к проблеме исследования путей превращения лекарств и создания системы их контроля привели к тому, что в конце ХХ века тесты на токсичность, тератогенность и мутагенность веществ вошли в практику контроля большинства новых синтезированных субстанций, отходов производства и даже известных крупнотоннажных продуктов химической промышленности.

Однако большинство имеющихся тестов проводятся с использованием лабораторных животных, ферментные системы которых значительно отличаются от систем человека. В результате возможно возникновение ошибок уже на ранней стадии разработки лекарства.

«Узнать, каким химическим превращениям подвергается вещество под действием ферментов в организме человека, можно либо при проведении клинических экспериментов, либо при организации лабораторных испытаний с рекомбинантными ферментами человека. В лаборатории белковой инженерии мы можем получать разные белки человека, в частности цитохромы Р450 – ферменты, которые способны перерабатывать более 60% поступающих в организм лекарств, а также участвующие во множестве других важных физиологических процессов. Как альтернатива или дополнение к использованию лабораторных животных – тестирование потенциальных лекарств с использованием этих белков. Их в организме человека более 50, и они «рассредоточены» по всем органам. Мы предлагаем взять набор данных ферментов и протестировать лекарственные соединения. Для этого из нуклеиновой кислоты человека можно получить ген, кодирующий нужный белок. Затем белок синтезируется до необходимого количества клетками кишечной палочки, после чего мы выделяем его и проводим эксперимент», – рассказал Я.Диченко.

Одно из преимуществ данной методики – возможность тестировать лекарства по отношению к определенному человеку, т.к. мы можем установить особенности строения фермента у него и в дальнейшем работать уже на конкретного пользователя.

Наиболее интересная часть – эксперименты с самим белком, когда биохимики наблюдают его взаимодействие с лекарством. И вариантов сценария здесь может быть несколько: «отключение» Р450 либо образование новых соединений, которые способны каким-то образом влиять на функциональное состояние организма.

«Число лекарств, которые можно так протестировать, весьма велико. Фактически для любого интересующего соединения мы можем установить, как оно влияет на функции организма человека. В настоящее время мы занимаемся разработкой новых противогрибковых препаратов, действие которых направлено на ингибирование цитохрома P450 51A1. В лаборатории ученые также заняты поиском ингибиторов еще одного фермента человека – альдостеронсинтазы. Его чрезмерная активность приводит к артериальной гипертензии. Следовательно, эту активность надо как-то подавить. Мы в поиске таких соединений», – сказал Я.Диченко.

Использование отдельных ферментов, реагентов, методик требует большого труда целого коллектива квалифицированных специалистов. Именно трудоемкость процедур сдерживает повсеместное развитие данного направления. «Абстрактной целью для решения обозначенной проблемы станет создание так называемого «черного ящика», в который может быть внесено анализируемое вещество и который способен будет дать ответ, что происходит с ним в организме человека. Важно отметить, что данная модель будет полностью соответствовать принципам «зеленой химии». Финальное воплощение реализации проекта – портативная автоматизированная аналитическая система. Она позволит осуществлять несколько многостадийных биохимических процессов на одном «чипе», площадь которого составляет несколько квадратных миллиметров. Использование такого «чипа», моделирующего биохимические процессы, связанные с превращениями лекарственных средств в организме человека, позволит преодолеть многие трудности, возникающие при создании нового лекарства», – подытожил молодой ученый.

В идеале весь труд ляжет в основу автоматизированной высокопроизводительной системы. Ее аналогов сегодня не существует. Максимально близко этой идее соответствуют так называемые системы для оценки метаболизма «в пробирке».

Юлия ЕВМЕНЕНКО

Фото автора, «Навука