Целебный синтез. Учёный из ОмГУ работает над лекарствами завтрашнего дня

«Новые подходы к синтезу люминесцентных производных 4-арилпиридин-2-она – перспективных биологически активных соединений» — для меня тема научного исследования доцента кафедры органической и аналитической химии ОмГУ им. Ф.М. Достоевского Владислава Шувалова звучит впечатляюще сложно. После того как учёный переходит с «химического» на «общедоступный», становится понятно: он создаёт новые вещества и использует их специфические свойства для медицины будущего.

Владислав занимается этим проектом уже почти два года, его исследование получило поддержку Российского научного фонда, что подтверждает стратегическую перспективу работы по созданию новых биологически активных соединений для медицинской химии. Если коротко, учёный вместе с коллегами совершенствует методы получения функционально замещённых пиридинов. И вновь, переходя с «химического» на «общедоступный» — расширяет границы возможностей молекулы вещества, задавая, в том числе, лекарственные свойства, поскольку пиридиновый фрагмент в структуре молекулы обеспечивает оптимальное взаимодействие с биологической мишенью и является фармакофорным (в переводе с древнегреческого «лекарство несущим»).  

Вообще пиридин — соединение азота, углерода и водорода — многофункциональный химический «строительный материал», его используют в качестве растворителя, в производстве сельскохозяйственных удобрений, ароматизаторов, красителей, антикоррозионных покрытий и т.д. Но самые ценные свои свойства производные перидина демонстрируют в составе лекарственных препаратов. В этом отношении он буквально универсал: противотуберкулёзные, противоопухолевые, противовирусные и даже противогельминтные препараты в своей структуре имеют перидиновый фрагмент. А благодаря исследованиям учёных-химиков из ОмГУ его целебный потенциал функционально расширяется.

Владислав увлёкся химией ещё в школе и профессию выбирал, основываясь на этом своём увлечении. Причём, уже поступив на химфак в ОмГУ, знал, что посвятит себя не прикладным отраслям — нефтехимии или экологии, а будет заниматься фундаментальной наукой. 

— Окончательный выбор направления состоялся на третьем курсе, когда началась специализация. Благодаря лабораторным занятиям по органической химии, которые вела Галина Павловна Сагитуллина, я определился с выбором научного пути. Именно тогда я понял, что моё будущее без органической химии невозможно. Да, нефтехимия и экология — очень важные сферы, но именно фундаментальные исследования закладывают основу для будущих открытий. Мне интересно не просто применять уже известное, а открывать то, чего ещё нет: новые реакции, новые соединения, новые закономерности. Всё это как раз и складывается в органической химии.

Моя ВКР на 4 курсе была посвящена разработке нового подхода к синтезу алкалоида хиндолина, который, кстати, также проявляет широкий спектр биологической активности. Наверное, это и задало этот вектор моих будущих исследований. Некоторые наши работы направлены на повышение эффективности уже известных методов синтеза, но большая часть, всё-таки, основана на создании ранее неизвестных подходов, благодаря которым синтезируем новые соединения с уникальными свойствами, такими как биологическая активность и флуоресценция.

Проект Российского научного фонда, который мы сейчас выполняем, является продолжением исследований, которые были выполнены в рамках моей диссертации. Мы поняли, что существует запрос на новые классы соединений, сочетающих высокую активность, селективность (избирательность) и, что особенно важно, возможность визуализации их распределения в клетке. Отсюда и пошёл акцент на люминесцентные биологически активные молекулы.

— А что такое люминесцентные свойства вещества и зачем они нужны?

— Люминесценция – это способность вещества поглощать свет (или другую энергию) и затем испускать его в виде видимого излучения. Люминесцентные свойства крайне востребованы в биомедицине, потому что такие молекулы можно использовать как «метки», позволяющие отслеживать, куда, например, попадает лекарственный препарат в организме, как он взаимодействует с клетками, какие процессы запускает. Это важно также для диагностики и разработки лечения многих заболеваний.

— Кому и какую пользу принесёт результат ваших исследований?

— Наш проект вносит вклад в развитие фундаментальных знаний о методах получения и свойствах новых производных пиридина. Поскольку в ряду синтезированных нами соединений найдены биологически активные соединения и люминофоры, то полученные результаты, в перспективе, могут стать основой для создания новых классов лекарственных препаратов. При необходимости химическая структура полученных соединений может быть модифицирована с целью улучшения биологической активности и понижению их цитотоксичности с привлечением, например, для этих целей методов молекулярного докинга. Такие разработки в России представляют интерес для широкого круга научных, медицинских и промышленных организаций.

Польза от таких разработок очевидна, потому что существует большая проблема различных типов заболеваний людей и животных, поэтому поиск новых лекарственных препаратов для лечения этих заболеваний очень актуален и небольшой вклад в решение этой большой проблемы мы пытаемся внести в рамках реализации этого научного проекта.

— Вы работаете на стыке наук — химии, физики, биологии, медицины. Насколько перспективен то такой мультидисциплинарный исследовательский подход?

— Сегодня самые значимые научные открытия происходят именно на границах дисциплин. Мультидисциплинарность позволяет решать комплексные задачи, которые органическая химия в одиночку не осилит, потому что мы, например, можем синтезировать соединения, а наши коллеги-биологи исследуют их на культурах клеток в отношении различных патогенов, исследуют их цитотоксичность. И чем теснее взаимодействие между специалистами разных профилей, тем выше шансы на реальный практический результат.

— Расскажите, пожалуйста, о взаимодействии с другими научными центрами. Каких результатов вы добились в сотрудничестве с партнёрами?

— Мы активно сотрудничаем с коллегами из ФГБНУ «Омский аграрный научный центр», ГНЦ ВБ «Вектор» и ИТЭБ РАН. Особые успехи достигнуты в сотрудничестве с «Вектором». Среди серии нами полученных азлактонов, найдены препараты, показавшие низкую цитотоксичность и высокую активность в отношении вируса осповакцины, сопоставимую с препаратом сравнения «Цидофовир». Эта работа опубликована в декабре прошлого года. Также были получены вещества, проявившие активность против вируса гриппа А(H1N1), что открывает пути для дальнейшей оптимизации их структуры. В сотрудничестве с Омским аграрным научным центром найдены вещества, показавшие ингибирующую активность в отношении вируса лейкоза крупного рогатого скота. Исследованиями наших пиридонов на культуре клеток BT474 рака молочной железы человека занимаются коллеги из ИТЭБ РАН. По результатам совместных исследований с ними мы написали статью и направили её в редакцию международного журнала. Такое взаимодействие позволило нам оценить биологическую активность в реальных условиях и получить много важных экспериментальных результатов.

— Говоря о практических результатах вашего проекта, чем можно похвалиться уже сегодня и какова «программа максимум»? 

— Уже сегодня мы можем представить ряд оригинальных соединений с подтверждённой биологической активностью и ярко выраженными люминесцентными свойствами. Некоторые из них успешно прошли первичный скрининг и готовы к дальнейшим испытаниям. Также опубликованы статьи в рецензируемых международных журналах, что подтверждает научную новизну наших подходов и методов.

«Программа максимум» – это создание платформы для целенаправленного дизайна молекул, сочетающих терапевтическую и диагностическую функции. В идеале в дальнейшем регистрация патента и передача технологии в фармацевтическую индустрию.

— Как вы, как практикующий учёный, оцениваете конкурентоспособность региональной, в частности, омской науки в масштабах страны, или всё-таки идеальные условия для исследований созданы в столичных городах? 

— Омская наука, безусловно, конкурентоспособна. У нас есть сильные школы, уникальные компетенции и опыт, который высоко ценится на федеральном и международном уровне. Да, столичные центры обладают большими ресурсами, но регионы часто демонстрируют большую гибкость, инициативность и концентрацию на конкретных задачах.

Омский государственный университет последовательно поддерживает исследователей: создаются условия для участия в грантовых конкурсах и действуют программы мотивации публикационной активности. Особенно важно, что университет способствует интеграции студентов в научное сообщество. У нас на кафедре все студенты работают над научными проектами, многие делают это в рамках государственных заданий или грантов РНФ.

— Рано или поздно, ваш проект будет завершён, чем займётесь потом? Какие темы считаете для себя интересными и перспективными?

— Наука — это непрерывный процесс. Завершение одного проекта всегда открывает горизонты для следующего. Сейчас для меня самым важным является работа над написанием докторской диссертации. Планирую в ближайшее время заняться синтезом специализированных флуорофоров, способных взаимодействовать с определёнными компонентами биосистем или реагировать на их состояние. Будем заниматься дизайном и синтезом новых флуоресцентных зондов на основе гетероциклических систем, а также изучением их свойств и практического использования для визуализации клеточных структур и процессов.

Беседовала Марина Неупокоева

Фото предоставлены пресс-центром ОмГУ им.Ф.М. Достоевского, фотограф Глеб Кужелев