Форторепортаж: ученые показали, как создают лекарства нового поколения

Ученые лаборатории «Биофарма» занимаются разработкой технологий производства генотерапевтических препаратов, которые потенциально способны вылечить буквально любую патологию в организме человека. Такие лекарства становятся мегатрендом развития биомедицины и фармацевтики во всем мире. В настоящее время можно насчитать не больше двух десятков зарегистрированных препаратов на основе РНК-олигонуклеотидов. Пока они направлены на борьбу с орфанными заболеваниями, то есть, редкими. Однако уже сейчас научные команды по всему миру занимаются созданием генотерапевтических препаратов для лечения распространенных болезней, таких как рак, атеросклероз и даже некоторые инфекционные заболевания.

Сейчас коллектив «Биофармы» трудится над синтезом трех молекул, которые в комплексе смогут замедлить опухолевый рост и подавить процесс образования метастазов. Пока это микрограммы вещества, но именно они станут основой, главным действующим веществом для препарата против рака.

«Суть генотерапевтических препаратов сводится к тому, чтобы доставить фрагмент нуклеиновой кислоты, несущий определенный информационный код, в клетки организма, — рассказывает руководитель лаборатории «Биофарма» Артем Гурьев. — При этом РНК-молекула, созданная по образу и подобию человеческой, блокирует целевые кодирующие участки ДНК или РНК в клетке, тем самым препятствуя синтезу определенных белков и влияя на функцию клеток. В случае онкологии — это блокада способности нормальных клеток превращаться в злокачественные».

Сама молекула представляет собой короткий полимер и состоит из цепочки нуклеотидов. Выглядит это не как традиционная химическая формула, а как слово, состоящее из букв, каждая из которых соответствует определенному нуклеотиду. Например, 5'p-agacugaguaccuacugaucac (приведена случайная последовательность для иллюстрации). Этим расчетом занимаются биоинформатики на основе знаний генов, которые задействованы в развитии патологии. Перед коллективом «Биофармы» стоит задача разработать оптимальную технологию для получения нужной молекулы. Этот кропотливый процесс занимает месяцы.  

Для того чтобы «сшить» химическими связями отдельные «буквы» (нуклеотиды) в нужное «слово» используется синтезатор олигонуклеотидов. Сложный многокомпоеннтный синтез всегда идет неидеально, поэтому после синтеза ученые получают промежуточный продукт с большим количеством ошибок и лишних «букв». Чистота целевой молекулы, согласно задачи, обычно не превышает 60%.

Полученный «сырой» продукт отправляется в препаративный хромотограф для разделения смеси и выделения чистых фракций целевого вещества. Ученые выбирают наиболее удачные фракции, чистота которых составляет не менее 98%.

На аналитическом хромотографе специалисты изучают характеристики полученного вещества и контролируют содержание нежелательных примесей.

На роторном испарителе из раствора при низкой температуре, под глубоким вакуумом удаляют растворители.

Так как молекулы РНК могут деградировать под действием микробных ферментов, необходимо обеспечить стерильные условия при их упаковке. Поэтому концентрированный раствор в стерильной среде, в специальном боксе, порционно расфасовывают в стерильные виалы.

После лиофилизации (способ мягкой сушки веществ) ученые получают образцы вещества, эффективность которого установят опытным путем.

«Полученное вещество проходит сначала исследование на клетках, затем, в случае выявления биологической активности, проводятся доклинические испытания на лабораторных животных. Исследования противораковой активности проводятся на базе Сибирского государственного медицинского университета. Молекулы, с которыми мы работаем, уже показали свою эффективность на раковых клетках. Но впереди еще много испытаний. Главное, доказать безопасность препарата и достоверно подтвердить его эффективность на животных, только после этого эго допустят до клинических исследований на человеке. Обычно цикл разработки от старта исследований до регистрации препарата составляет не менее 10-15 лет, но для генотерапевтичесеских препаратов этот срок может быть значительно короче. Мы уверенны, что за генетическими технологиями стоит будущее медицины и фармацевтики. Генетические технологии позволяют выявить гены, ответственные за развитие патологи, и скорректировать их работу, что в будущем позволит избавиться от многих тяжелых и ранее неизлечимых болезней человека», — добавил Артем Гурьев.

Напомним, сетевой междисциплинарный инжиниринговый центр «Биофарма» открылся в 2023 году на базе БФУ им. И. Канта в рамках программы «Приоритет 2030». Коллектив лаборатории состоит из шести сотрудников, в том числе студентов. Возглавил научный центр доктор фармацевтических наук Артем Гурьев.