Технологии, которые спасали от коронавируса, теперь помогают бороться с раковыми клетками. Рассказывает биолог из Севастополя.
Весной 2020 года многие биологи оказались дома без доступа к лабораториям. Работать нужно было продолжать, но как? Ученые нашли выход – компьютерное моделирование. Этот вынужденный переход изменил подход к созданию лекарств. Сегодня те же технологии используют для разработки противораковых препаратов.
Когда лаборатории закрылись, компьютеры вышли на первый план
Март 2020 года. Пандемия набирает обороты. Лаборатории закрываются. Биологи сидят дома с ноутбуками и вопросом: как продолжать работу без пробирок и микроскопов?.
«Тогда все обратили внимание на возможности, которые открывает компьютерное моделирование», — вспоминает Анастасия Лантушенко, ведущий научный сотрудник лаборатории «Биоресурсный потенциал приморской территории» Севастопольского государственного университета.
Времени не было. Ресурсов тоже. Создавать новые лекарства с нуля? Слишком долго. Ученые нашли решение: взяли базу уже зарегистрированных препаратов — десятки тысяч наименований. Параллельно другая группа создала детальную трехмерную модель коронавируса.
А дальше началось интересное.
Компьютеры подбирали ключи к вирусу
«Мы называем это in silico или молекулярный докинг. Компьютеры начали подбирать, какой из существующих препаратов лучше всего подойдет к структуре вируса — как ключ к замку», — объясняет Лантушенко.
Из тысяч вариантов отобрали десятки перспективных. Их отправили на испытания. Именно поэтому многие лекарства против ковида оказались теми, что уже применялись для других болезней — их просто нашли заново, но гораздо быстрее.
Этот опыт не пропал даром.
Теперь технологию применяют против рака
Сегодня ученые СевГУ используют тот же метод для разработки противораковых препаратов. Только вместо известных лекарств они работают с аптамерами — короткими молекулами из нуклеотидов ДНК.
«Аптамеры — это многофункциональные молекулы, мы их используем как молекулярные переключатели. Их структура гораздо легче и быстрее моделируется на компьютере, прежде чем мы приступим к синтезу», — говорит Лантушенко.
Звучит сложно? Вот простое объяснение: представьте, что раковая клетка — это замок, а аптамер — ключ. Компьютер перебирает тысячи вариантов «ключей», пока не найдет идеальный. Только после этого ученые синтезируют молекулу в лаборатории и проверяют на практике.
Это экономит месяцы работы и миллионы рублей.
Суперкомпьютер «Афалина» считает за сотни обычных машин
В СевГУ недавно появился суперкомпьютер «Афалина». Для научной лаборатории это событие сопоставимо с получением нового здания — только вместо квадратных метров здесь вычислительные мощности.
«Порой мощности обычных компьютеров недостаточно для сложных расчетов. Благодаря «Афалине» исследования проводятся значительно быстрее», — отмечает Лантушенко.
Раньше один расчет мог занимать недели. Теперь — часы.
Организм воспринимает аптамеры как «свои»
Главное преимущество аптамеров — иммунная система не атакует их. Почему? Потому что это природные нуклеотиды, те же «кирпичики», из которых состоит наша ДНК.
«Это не искусственные соединения. Наш организм уже знает эти молекулы. Поэтому иммунная система воспринимает аптамеры как «свои» и не отторгает», — поясняет исследователь.
Есть и другие плюсы. Белковые препараты требуют глубокой заморозки — иначе разрушаются. Аптамеры выдерживают температуры около нуля. Их можно доставлять в отдаленные регионы без специального холодильного оборудования.
Для севастопольских ученых это особенно важно: они изучают потенциал морских организмов Черного моря как источника биологически активных веществ. Возможность работать с устойчивыми молекулами расширяет горизонты исследований.
Это только начало
Аптамеры активно развиваются последние десять лет. Севастопольские ученые видят в них потенциал для создания эффективных препаратов против рака. Но важно понимать: это фундаментальная наука, которая проверяет гипотезы, тестирует подходы, ищет решения.
От компьютерной модели до аптеки — путь длиной в годы клинических испытаний и проверок. Но начало уже положено. И началось оно с того момента, когда биологи остались дома во время пандемии и поняли: компьютер может делать то, на что раньше уходили месяцы лабораторной работы.