Нейтронная «бомба» для раковых клеток. Над какими лекарственными препаратами работают иркутские ученые?
О поиске новых лекарственных препаратов, которые ведут ученые иркутского Института химии им. А.Е. Фаворского СО РАН, рассказывает его директор, доктор химических наук Андрей Иванов.
Цинк против лития
– Утверждают, что за последние десятилетия Россия сильно отстала от западных стран не только в экономическом развитии, но и в науке. Насколько это верно?
– Не берусь судить обо всей науке, но что касается химии, в частности органической, то мы во многом не уступаем таким странам, как Франция, Италия, Испания, занимающим пятые-шестые позиции в мировом рейтинге. И для нас задача, поставленная нацпроектом «Наука», войти в пятерку мировых лидеров научных инноваций, вполне достижима. Доказательства тому – приглашения участвовать в международных проектах. Один из них – крупный международный проект по созданию цинк-ионных аккумуляторных батарей вместо литиевых.
– Но литиевые же очень эффективны?
– Да, это был в свое время настоящий научный прорыв. Их создатели в этом году даже удостоены Нобелевской премии. Но использованные батареи необходимо утилизировать, а литий очень токсичный металл, наносящий вред экологии. Возникла красивая идея заменить его цинком. По инициативе Евросоюза был создан консорциум из семи стран. От России пригласили нас как синтетиков-органиков. Группа иркутских ученых под руководством тогдашнего директора института, а сейчас его научного руководителя Бориса Александровича Трофимова успешно работала над синтезом исходных «кирпичиков» для создания новых проводящих материалов.
– Удалось решить задачу?
– Проект финансировался по линии Евросоюза, и авторские права принадлежат им. Когда наступила эпоха санкций, нам пришлось выйти из программы.
– Но конечная цель: замена лития на цинк – была достигнута?
– На сегодняшний день пока нет. Но работы, как мне известно, в этом направлении продолжаются. К сожалению, санкции прервали и нашу совместную работу с компанией Sumsung по разработке новых поколений органических полупроводников. Хотя мы стараемся упрочить международное сотрудничество, но в нынешних условиях это сделать непросто. Я лично считаю, что если и есть люди, способные восстановить хорошие отношения с Европой и США, то это ученые. Они говорят на универсальном языке и всегда друг друга понимают.
Для России – бесплатно
– В былые времена академические институты были по большей части цитаделью чистой науки, неохотно откликающиеся на нужды производства. А как сейчас уживается «высокое и низкое»?
– Я категорически не приемлю научного снобизма. В душе, может быть, как все ученые, я слегка сноб, все-таки высшее знание есть высшее знание, но я против того, чтобы ученый парил в облаках, не обращая внимания на окружающую действительность. Мы беремся за любое сотрудничество с компаниями и корпорациями. Стараемся получать деньги из разных источников. Не всегда предлагаемые темы интересны с точки зрения фундаментальной науки, но мы не отказываемся, понимаем, что они важны для экономического развития страны. Такой позиции придерживались многие большие ученые. Сейчас, когда идет год Периодической системы Менделеева, не грех вспомнить, что ее создатель, занимаясь глубоко теоретическими исследованиями, не чурался и сугубо практических вещей.
– Благодаря ему мы познали вкус настоящей водки.
– Да, известный пример, хоть и искаженный. Но процесс смешивания воды и спирта Дмитрий Иванович изучил, откликаясь на потребность промышленности того времени. А история, как он с помощью товарно-транспортных накладных помог создать бездымный порох, вообще совершенно фантастическая.
– Как это с помощью товарно-транспортных накладных?
– В то время секретом изготовления бездымного пороха владела Англия. И, естественно, тщательно его охраняла. Как русская разведка ни пыталась овладеть нужной формулой, ничего не получалось. Удалось лишь выкрасть товарно-транспортные накладные исходных материалов, поступающие на пороховой завод. Столько-то вагонов селитры, столько-то вагонов других компонентов. И на основе этих данных великий химик по заданию военного ведомства сумел вывести нужную пропорцию.
– То есть вам есть на кого равняться?
– Мы стоим на плечах наших великих предшественников. Один из них – академик Алексей Евграфович Фаворский, основатель школы ацетиленовой химии, имя которого носит наш институт. Он и его ученики всегда старались направить научные достижения в практическое русло. На основе чисто теоретических работ, которые они делали совместно с отцом-основателем нашего института Михаилом Федоровичем Шестаковским, был создан бальзам Шестаковского, ранозаживляющее средство, которое используется во многих странах и по сей день. Большие ученые всегда были и большими патриотами России. Тому пример другого талантливого ученика Фаворского – академика Ипатьева. Узнав по счастливой случайности, что он внесен в расстрельный список ОГПУ, Фаворский сумел тайно переправить его за границу. Работая затем в Чикаго в институте Иллинойса, Ипатьев создал всю современную нефтепереработку. Он автор порядка 270 патентов, и в каждом было написано: для России – бесплатно.
Угроза национальной безопасности
– Каковы основные научные направления вашего института?
– Помимо фундаментальных исследований, мы, во-первых, занимаемся фармацевтической химией, то есть ведем разработку потенциальных лекарственных средств, а во-вторых, производством так называемой малотоннажной химии. Существуют вещества, которые настолько ценны, что даже производство 50 килограммов становится рентабельно.
– А для чего они предназначены?
– Применение их различно. Это и фармсубстанции, то есть исходный материал для получения лекарственных препаратов, это и различные пластификаторы для придания полимерам определенных свойств, например, эластичности при низких температурах. Наш институт является производителем пластификатора ядерного топлива нового поколения. В ядерных реакторах используются так называемые таблетки, где диоксид урана связывается как раз с нашим продуктом. Сегодня мы покрываем потребности всей атомной промышленности в стране.
– То есть наряду с лабораториями имеете свои производственные мощности?
– При советской власти все институты, построенные в Сибири, имели свой производственный участок. И у каждого была четкая специализация. Мы, например, единственные в стране работали с ацетиленом под высоким давлением, от которого открещиваются во всем мире – летуч, взрывоопасен. А ацетилен – важный компонент для получения многих химических веществ. На его основе была открыта реакция Трофимова, позволяющая проводить синтез важнейшего класса органических соединений – пирролов.
– Установка до сих пор действует?
– Да, мы одни из немногих, сумевших сохранить производственную базу. К сожалению, не везде это удалось сделать. За минувшие два десятка лет сфера малотоннажной химии буквально развалена. Если Советский Союз на равных конкурировал с Европой и США, выпуская не менее 200 тысяч наименований, то сейчас от силы 20 тысяч. Все остальное мы завозим из-за рубежа, в основном из Китая, США и Германии.
– Почему отказались от собственного производства и перешли на импорт?
– Тут сыграло роль много факторов. С одной стороны, была позиция определенной категории людей, стоящих у власти в 90-е годы: зачем распылять силы, создавать производственные мощности, когда легко и просто купить необходимые вещества. Их на мировом рынке великое множество, полмиллиона наименований. С другой стороны, сказался распад Советского Союза, когда границы разделили производителей. В основном малотоннажная химия была представлена двумя мощными заводами: Ереванским и Донецким. Ереванский закрылся сразу, в память от него у нас на складе хранятся выпущенные им реактивы. А с Донецким мы сотрудничали до 2014 года, закупая кое-какие препараты. В первые же дни войны он попал под обстрел и был уничтожен жутким пожаром. Химия ведь горит хорошо.
– Но зависимость от иностранных поставок – это же угроза национальной безопасности?
– Согласен. Поэтому наш институт один инициаторов создания комплексной программы восстановления малотоннажной химии для военных и гражданских нужд, которая должна координироваться государством. Это важнейшая, стратегическая область. Грянет, например, какая-нибудь очередная санкция, запрещающая ввоз тех же катализаторов для очистки бензина, и его качество резко упадет. А у нас есть институты, тот же Новосибирский институт катализа, способный спокойно обеспечить собственными катализаторами. Для каждого института должна быть определена зона ответственности за выпуск той или иной продукции.
– Вы предлагаете вернуть практику прошлого?
– Для начала вернуть, а потом выйти на новый уровень. Мы же все эти годы не отдыхали, на основе фундаментальных исследований сделали много новых разработок, которые обгоняют время и иностранные аналоги. Если бы к этим инновациям добавить техническое перевооружение институтов, оснастить лаборатории современным оборудованием, то мы, уверен, вышли бы на передовой край мировой науки.
Запрограммированный взрыв
– Создание новых лекарственных препаратов вы ведете самостоятельно или по заданию фармакологических компаний?
– Обычно совместно. У нас давние связи с крупнейшей российской фармкомпанией «Фармасинтез». Приятно, что она не останавливается на производстве дженериков, а старается создавать новые лекарства, абсолютно оригинальные, причем не только в рамках нашей страны, но и на мировом рынке. Один из успешных наших проектов – создание «Перхлазона», противотуберкулезного препарата, который вышел на рынок пять лет назад. Это не усовершенствованная форма уже действующих лекарств, а совершенно оригинальная разработка, широкого спектра действия. Нет микобактерий, против которых он бы не действовал.
– Содружество с «Фармасинтезом» и сейчас продолжается?
– Буквально перед вашим приходом мы проводили совещание с его представителями. Обсуждали ход работы над новым препаратом. Подробности не могу раскрыть, вы понимаете, коммерческая тайна, скажу лишь – это уникальный проект.
– Чему вы больше уделяете внимания: фармакологии или малотоннажной химии?
– Это такая живая вещь, что трудно сказать, что перевешивает. Был период, несколько лет назад, когда направление фарма затихло. Года полтора мы вместе с нашими стратегическими партнерами как бы переводили дыхание, шел период осмысления: в каком направлении двигаться. А потом посыпался проект за проектом. Приходит человек, говорит: у меня идея, и бац, появляется новое направление.
– И какое сейчас самое перспективное?
– Например, абсолютно новый способ лечения рака головного мозга. Он же считался практически неизлечимым. Скальпелем же в мозг не полезешь. Обычно с помощью кобальтовых пушек опухоль облучают пучком позитронов. Но они, имея высокую энергию, повреждают и здоровые клетки. Еще несколько лет назад появилась идея использовать вместо позитронов более безопасные нейтроны. Они проходят через нас с утра до вечера, не причиняя вреда.
– Если они не причиняют вреда, как они могут разрушить раковую клетку?
– Есть два химических вещества: бор и гадолиний, которые способны при облучении захватить нейтрон, выпустив при этом энергию. Произойдет что-то вроде термического микровзрыва. Метод шикарный. Но дальше встает вопрос: а как накопить вещество в опухоли? Разные ученые предлагают разные подходы. И наша идея оказалась одной из самых плодотворных. Для транспортировки бора в опухоль мы предложили использовать наночастицы.
– А что это дает?
– Дело в том, что наночастицы – это особый мир. Если в обычном веществе один атом бора приходится на одну молекулу, то в одной наночастице собраны тысячи атомов бора. И эту частицу мы заворачиваем в полисахаридную матрицу, проще говоря, сахарную оболочку, являющуюся лакомством для клетки. После того, как она ее проглотит, оболочка растворяется, а «взрывчатка» застревает внутри. Когда ее накопится достаточное количество, а это легко узнать с помощью магнитно-резонансной томографии, можно производить внутриклеточный взрыв, направляя на опухоль концентрированный пучок нейтронов.
– Но ведь и здоровые клетки будут питаться наночастицами и пострадают от нейтронного облучения?
– Аппетит раковой клетки в 10 тысяч раз интенсивнее обычной клетки. Пока в здоровой клетке наберется одна молекула, раковая будет забита до отказа. Так что никакой угрозы организму нет.
– Насколько успешно идут исследования?
– Год назад мы выиграли конкурс Министерства науки и высшего образования на создание новой лаборатории как раз под эту тематику. Пока экспериментируем на мышах, и результаты обнадеживающие. Этим летом выступали с нашим проектом на форуме «Биотехмед», проводимом Минпромторгом в Геленджике. В специальной номинации «ядерная медицина» мы попали в число четырех финалистов по стране, соревнуясь с весьма авторитетными московскими институтами.
