Ученые химического факультета ЮФУ на протяжении девяти лет изучают удивительные свойства алкалоида берберина. В недавнем исследовании они выявили, что новые 13-винилпроизводные берберина могут использоваться в качестве антибиотика и отлично демонстрируют подавление роста и развития холерного вибриона.
Берберин — это алкалоид изохинолинового типа, который прошел длительную эволюцию и используется большим числом растений в борьбе с патогенными агентами. Этот набор не ограничивается только бактериями. Обнаружено, что берберин способен подавлять рост раковых опухолей, а проведение модификации его углеродного скелета и введение дополнительных функциональных групп способно провоцировать как рост активности, так и рост селективности.
В недавней работе, проводимой на кафедре химии природных и высокомолекулярных соединений Химического факультета ЮФУ под руководством доцента Олега Бурова и профессора Сергея Курбатова, специалисты направили свои силы на поиск и доказательство существования новых структур на основе алкалоида берберина, выделенного с помощью методов экстракции и хроматографии в корнях барбариса обыкновенного. Синтетическая работа и анализ спектров ЯМР [прим. ЯМР – физический принцип ядерного магнитного резонанса], по которым доказывалась структура соединений, велась младшими научными сотрудниками Олегом Демёхиным и Александром Загребаевым.
«Проведение опытов с природными соединениями с одной стороны расширяет представление о возможностях синтеза сложных структур, способных вызывать биологические эффекты, с другой стороны — является площадкой для испытания и применения известных методов из химии, что является своеобразной проверкой ранее накопленного опыта, позволяющей расширять фундаментальные представления о поведении молекул в разных условиях», – рассказал младший научный сотрудник СНИЛ «Медицинская химия» Химического факультета ЮФУ Олег Демёхин.
Специалисты Химического факультета исследуют берберин и его модификацию с 2014 года. За этот период удалось получить несколько рядов уникальных соединений, которые не были ранее описаны несмотря на то, что сам алкалоид исследуется больше века. Рассуждая на тему того, почему было решено присоединить именно винильную группу, Олег Демёхин отмечет, что в какой-то мере это повторение истории с изобретением дротаверина из папаверина. В этой истории удалось добиться усиления биологической активности за счет усиления аффинности из-за внедрения двойной связи и построения более обширной конъюгации внутри молекулы. Винильная группа играет аналогичную роль, позволяя создать коньюгирование между ароматической системой берберина и акцепторного фрагмента, внедренного в молекулу. В теории это так же должно усиливать биологические эффекты исходного соединения.
«Наиболее стабильные и перспективные на наш взгляд производные отправлялись на биоиспытания – относительно простой и доступный способ получить данные об активности против штаммов патогенных бактерий. Лучшие результаты были продемонстрированы в подавлении роста и развития холерного вибриона», – рассказал специалист. На данном этапе полученное учеными ЮФУ вещество находится на стадии In vitro – это первый этап всех исследований и испытаний будущих лекарств. Для того, чтобы оно попало на вооружение медикам, потребуется пройти следующую стадию – исследования in vivo на живых объектах (мыши, кролики), и только потом на человеке и группе людей.
Помимо полученных новых 13-винилпроизводных берберина, в своей работе ученые также отметили противораковые свойства исследуемого вещества. По их словам, оценить противораковое действие удавалось только теоретически: проверялась способность производных в сравнении с берберином стабилизировать неканонические структуры ДНК. Стабилизация этих структур может останавливать неконтролируемое деление «патогенных тканей». Некоторые производные показывают активность хуже или лучше, чем сам берберин, некоторые превосходят ее в несколько раз. Однако данные биологических испытаний требуют еще обработки и анализа, что является поводом для будущего научного исследования. Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в научном издании Chemistry of Heterocyclic Compounds.