Журнал «Вокруг Света» №01 за 2009 год

Чтобы заинтересовать спонсоров, многие биологические научные статьи заканчиваются оптимистическими фразами: «Наши результаты касаются причин болезни такой-то и могут быть использованы при разработке лекарств против нее». Правда, описание молекулярных основ какой-либо патологии вовсе не гарантирует возможности создания лекарства. Чтобы полететь на Луну, недостаточно знать, как меняются ее фазы. Так и фундаментальные исследования, как правило, не дают результатов, которые можно сразу запатентовать и продать (потому-то их финансируют государство и некоммерческие организации). Для фирм-разработчиков результаты фундаментальных исследований нужны главным образом для того, чтобы выбрать мишень — биомолекулу или другую структуру в организме, виновную или хотя бы причастную к развитию определенной патологии. Иными словами, лекарство разрабатывают не против абстрактной болезни, а против конкретной молекулы-мишени.

Химическая лотерея и молекулярный дизайн

Далеко не всегда научных знаний достаточно для того, чтобы предположить, какая молекула должна воздействовать на данную биологическую мишень. В такой ситуации был Пауль Эрлих. Он ничего не мог знать о молекулярных характеристиках факторов, вызывающих болезни. В его время совершенно точно были известны только «виновники» инфекционных болезней. И Эрлих взялся за бледную спирохету — возбудителя сифилиса, в те времена практически неизлечимого. Оставалось одно — перебирать наугад молекулы с разной структурой в надежде, что какая-то окажется эффективной: гарантированный способ вытащить счастливый лотерейный билет — это купить их все. В его лаборатории стали синтезировать множество различных органических соединений и методично проверять, как они влияют на возбудителя заболевания. Повезло сравнительно быстро: эффективным оказалось соединение с порядковым номером 606. Его назвали сальварсан. Он стал первым эффективным средством против сифилиса, которое широко применялось на протяжении нескольких десятилетий. В наше время скрининг, то есть перебор соединений наугад, уже не такой каторжный труд, как было в недалеком прошлом. Современные автоматизированные методы позволяют за сутки протестировать, как воздействуют на данную мишень десятки тысяч соединений. Специальный робот со скоростью пулемета капает тестируемые вещества в сотни лунок планшетов, а автоматический измерительный прибор, ридер, детектирует сигнал (есть/нет взаимодействие с мишенью) и записывает результаты в компьютерные базы данных. Немногие соединения, которые покажут какой-то эффект (их называют «хиты»), отбирают для дальнейших исследований.

Молекула натурального артемизинина — препарата из горькой полыни, высокоэффективного при всех типах малярийного плазмодия, включая штаммы, резистентные к другим противомалярийным препаратам. Фото: SPL/EAST NEWS

Иногда возможен другой подход. В последние десятилетия благодаря стараниям «фундаментальных» ученых становятся известными трехмерные структуры все большего количества биологических молекул, в том числе тех, которые могут служить мишенями для лекарств. На основе накопленных сведений можно предсказывать структуру молекулы, которая должна специфически взаимодействовать с данной биологической мишенью. Используя принцип биологического взаимодействия «ключ — замок», ученые проектируют «молекулу-отмычку». Этот подход называется рациональным дизайном. Он оказался эффективен, в частности, при создании ряда химиотерапевтических препаратов против ВИЧ. Их создавали так: в масштабных фундаментальных исследованиях была досконально изучена структура ВИЧ-протеазы — белка, который совершенно необходим для формирования правильной структуры других белков вируса СПИДа. ВИЧ-протеаза не похожа на собственные белки человеческого организма, а значит, является подходящей мишенью. Затем ученые «спроектировали» и синтезировали молекулы, которые благодаря своей специфической структуре взаимодействуют с ВИЧ-протеазой и препятствуют биологической активности. В результате «правильные» белки не синтезируются, и вирус не может размножаться. Именно «антипротеазные» лекарства позволяют сдерживать размножение ВИЧ в организме больного СПИДом, являясь одним из двух компонентов так называемой высокоактивной антиретровирусной терапии.