Ученые НИЯУ МИФИ в составе международного научного коллектива научились управлять свойствами пиридохиназолинов — веществ, которые могут стать основой лекарств против опухоли мозга.
Результаты исследования опубликованы в высокорейтинговом научном журнале Cancers. Сегодня большинство лекарств создаются, как правило, методом практического подбора химических соединений, проявляющих нужные свойства. Но если научиться «приспосабливать» молекулы к молекулярным механизмам болезни, ученые смогли бы разрабатывать лекарства осознанно, а не только эмпирически.
Сотрудники Лаборатории хемоинформатики и молекулярного моделирования Института интеллектуальных кибернетических систем НИЯУ МИФИ поставили перед собой задачу научиться управлять свойствами химических соединений, которые могли бы стать основой противоопухолевых лекарств, сообщил соруководитель лаборатории Александр Штиль.
«Вначале нужно определить химический класс: общую формулу веществ, известных как противоопухолевые. Затем выявить внутриклеточную мишень – белок или белки, с которыми вещество взаимодействует в клетке. Не просто взаимодействует, а образует стабильные физические комплексы, подавляя функцию этих белков. Тогда прервется цепь сигналов от указанного белка, и клетка погибнет. Иными словами, белки-мишени должны быть жизненно важны для опухолевой клетки», – рассказал он.
В сотрудничестве с исследователями университета города Клермон-Ферран (Франция) ученые НИЯУ МИФИ изучили свойства пиридохиназолинов – соединений, зарекомендовавших себя как активных блокаторов белков двух семейств, важных для жизнеспособности опасной опухоли мозга – глиобластомы.
Белки, которые блокируются пиридохиназолинами, управляют транскрипцией генов. Поэтому блокировать транскрипцию – шанс убить глиобластому, пояснил Александр Штиль.
«Мы установили, что одна-единственная химическая замена в молекуле пиридохиназолина изменяет спектр белков-мишеней: предпочтение получают другие мишени, и у лекарства появляются новые свойства. Следовательно, можно будет прицельно выбирать кандидата из серии веществ-«заготовок»», – отметил он.
Для решения этой задачи соруководитель лаборатории София Борисевич и научный сотрудник Маргарита Ильина провели масштабные теоретические расчеты с применением методов современной вычислительной химии. Они выяснили, как можно объяснить «смену предпочтений» белка-мишени, а, значит, управлять механизмом действия лекарства-кандидата.
Экспериментальное подтверждение расчетов выполнили сотрудники Института биоорганической химии имени академика М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН. Используя высокопроизводительные методы молекулярного анализа, они изучили взаимодействие лекарства-кандидата с клетками глиобластомы пациентов.
Ранее авторы исследования в составе международного научного коллектива установили возможность продления жизни лабораторных мышей с трансплантированной опухолью мозга, которым вводили исследуемое соединение.
«Однако в онкологии все непросто. Подавить транскрипцию – неизбежно повредить и нормальные клетки. Возможно, они лучше выдержат такое повреждение, чем заболевание? Можно ли увеличить «терапевтическое окно» – разницу между лечебной и токсичной дозами лекарcтва? Этот краеугольный вопрос – предмет новых исследований», – заключил Александр Штиль.
Исследования проводились в рамках программы «Приоритет 2030».