«Предсказывать наиболее перспективные соединения»: учёные разработали метод получения лекарств от рака

Учёные из России и Германии предложили революционный подход к созданию противораковых препаратов, который способен на порядок сократить время вывода новых лекарств на рынок и снизить процент неудачных клинических испытаний. В основе метода — тандем компьютерного моделирования и физико-химического анализа, который позволяет с высокой точностью предсказать, как будущее лекарство поведёт себя в организме человека ещё до начала синтеза.

Проблема связывания: почему одни лекарства работают, а другие — нет

Ключевой этап в разработке любого перорального препарата — его взаимодействие с сывороточным альбумином, основным транспортным белком плазмы крови. От того, насколько прочно молекула лекарства свяжется с альбумином, зависит её биодоступность. Если связь слишком сильная, активное вещество застревает в «транспорте» и не доходит до клеток-мишеней. Если слишком слабая — препарат быстро выводится из организма, не успев оказать терапевтический эффект. Баланс между этими крайностями — одна из самых сложных задач фармакологии. Традиционно исследователи полагаются на компьютерное моделирование, которое даёт лишь теоретическую картину. Однако, как показала практика, результаты расчётов не всегда коррелируют с реальным поведением молекул в биологической среде.

Два этапа точности: от экрана к эксперименту

Авторы новой работы, объединившие усилия Международного томографического центра СО РАН, РТУ МИРЭА, Новосибирского государственного университета и Свободного университета Берлина, пошли дальше. Они разработали гибридный протокол:

1. Компьютерный скрининг. На первом этапе с помощью молекулярного моделирования определяются потенциальные участки связывания на альбумине для семи малоизученных соединений-фотосенсибилизаторов.
2. Физическая верификация. Полученные данные проверяются методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Этот метод позволяет «увидеть» неспаренные электроны в молекулах и точно определить, как именно соединение фиксируется на белке.
3. Финальная калибровка. На основе экспериментальных данных модель уточняется, что даёт стопроцентную уверенность в структуре образующихся комплексов.

Такой подход позволяет отсеять заведомо неэффективные соединения на стадии расчётов, не тратя время и реактивы на их синтез и тестирование в пробирке.

Практический прорыв: тест на фотосенсибилизаторах

Эффективность методики была доказана на примере фотосенсибилизаторов — веществ, которые активируются светом и используются для уничтожения раковых клеток в фотодинамической терапии. Для семи соединений, чьё взаимодействие с альбумином ранее было практически не изучено, учёные смогли не только предсказать, но и экспериментально подтвердить механизм связывания. Как отметила руководитель проекта, кандидат химических наук, доцент РТУ МИРЭА Ксения Жданова, разработанный протокол позволяет целенаправленно отбирать наиболее перспективные кандидаты для фотодинамической терапии. В планах коллектива — распространить метод на анализ связывания фотосенсибилизаторов с ДНК, что открывает путь к созданию препаратов, воздействующих непосредственно на генетический аппарат опухоли. Текущее исследование — лишь часть масштабной работы по созданию предиктивной фармакологии. Ранее та же группа учёных занималась разработкой гелей для фотодинамической обработки ран, что указывает на формирование в России целой научной школы по фотоактивируемым терапевтическим агентам. Новый метод, по сути, превращает процесс разработки лекарств из «научного тыка» в инженерную задачу с прогнозируемым результатом. В условиях, когда стоимость вывода одного противоракового препарата на рынок превышает миллиард долларов, а средний срок разработки занимает 10-15 лет, любой инструмент, повышающий точность предсказаний на ранних стадиях, способен сэкономить фармкомпаниям миллионы и, что важнее, ускорить появление доступных лекарств для пациентов.