В России приблизились к созданию лекарств, которые сложнее «сломать» мутациям
Число устойчивых к антибиотикам инфекций растет на 15% в год, унося миллионы жизней. Схожая проблема есть в онкологии. Существующие методы лечения — комбинированная и точечная терапия — несовершенны: первая слишком токсична, а вторая теряет эффективность из-за мутаций. Перспективная альтернатива — молекулярные гибриды, атакующие болезнь сразу по нескольким направлениям. Однако их создание сдерживает фундаментальное ограничение: современные технологии не могут придать этим молекулам стабильную 3D-форму, необходимую для точного воздействия. Чтобы решить эту проблему, ученые Пермского Политеха разработали метод, который заставляет гибридную молекулу самостоятельно принимать нужную трехмерную структуру. Это позволило получить новые соединения с потенциальным противоопухолевым и противовоспалительным действием.
Распространенность инфекций, против которых бессильны антибиотики, во всем мире растет примерно на 15% ежегодно. В результате становится все труднее лечить не только тяжелые заражения крови, но и распространенные болезни — от цистита до кишечных расстройств, вызываемых, например, устойчивыми штаммами кишечной палочки. Эти патогены уже сегодня являются причиной миллионов смертей в год.
Однако угроза лекарственной устойчивости не ограничивается только бактериальными инфекциями. Схожая, и не менее серьезная, проблема возникает в онкологии: злокачественные опухоли тоже учатся противостоять терапии. Раковые клетки вырабатывают механизмы, сводящие на нет действие химиопрепаратов, что приводит к рецидивам и прогрессированию болезни. Поэтому современная наука ищет подходы, способные преодолеть обе эти формы устойчивости.
Сегодня для этого используют несколько способов, однако ни один из них не является универсальным решением. Первый — комбинированная терапия, когда пациенту назначают несколько разных лекарств одновременно. Это повышает шансы на успех, но и многократно увеличивает токсическую нагрузку на организм, делая лечение более тяжелым, дорогим и сложным. Второй путь — разрабатывать препараты, нацеленные на конкретный белок или механизм внутри раковой клетки или бактерии, без которого они не могут жить. Однако проблема в том, что патогены и опухоли постоянно мутируют и, найдя способ обойти эту зависимость, делают лекарство бесполезным.
Более перспективным направлением считается создание молекулярных гибридов — единых молекул, сочетающих два и более лечебных действия, например, атаку на опухоль и снятие воспаления. Это позволяет блокировать болезнь сразу по нескольким направлениям, что повышает эффективность и затрудняет выработку устойчивости.
Проблема в том, что современные технологии создания таких молекул несовершенны. Они производят «гибриды» с размытой, нестабильной структурой. А для точной атаки на болезнь лекарству необходима четкая, строго определенная трехмерная форма, как у ключа. Без нее вещество не может надежно соединиться со своей мишенью в организме и теряет силу. Представьте, что вам нужно собрать точный инструмент из деталей «Lego», но вместо жестких кубиков у вас — гибкая резина. Собрать можно, но стабильной объемной формы не получится, и работать инструмент будет плохо.
Чтобы преодолеть это ограничение, ученые Пермского Политеха разработали методику, заставляющую гибридную молекулу самостоятельно сворачиваться в стабильную трехмерную структуру, и успешно применили ее, получив новые соединения, которые по своей структуре могут обладать противовоспалительным и противоопухолевым потенциалом. Статья опубликована в журнале Russian Journal of Organic Chemistry.
На практике это может помочь, например, в лечении тяжелого артрита, псориаза суставов, некоторых патологий кишечника (например, болезни Крона) или опухолей, которые плохо поддаются химиотерапии. Сейчас при таких заболеваниях нужны два препарата: один (например, на основе антипирина вроде анальгина) — для снятия боли и воспаления, другой — для подавления патологического процесса. Это увеличивает нагрузку на организм и риск побочных эффектов.
Новый способ позволяет создать одну молекулу, которая будет делать и то, и другое, что потенциально снизит вредное воздействие, ведь вместо двух разных молекул с их побочными эффектами будет работать одна — более точная.
Именно поэтому ученые взяли в качестве ключевого компонента антипирин — известное обезболивающее вещество. Используя его как общую основу, они создали две разные молекулы: одну, дополнив ее фрагментом мочевины, и другую — тиомочевины. Оба соединения проявляют противоопухолевую и противовоспалительную активность.
Но перед сборкой молекулы антипириновую основу нужно было активировать, растворив и нагрев ее. После этой подготовки к ней удалось присоединить мочевину и тиомочевину, что дало два типа гибридных молекул.
Дальше начался самый важный этап метода — циклизация молекулы.
— Для этого каждый продукт соединений — и с мочевиной, и с тиомочевиной — мы отдельно растворяли в метилате натрия — вещество, инициирующее реакцию, — и нагревали его в течение 6-8 часов. Реакция успешно прошла только для ряда с мочевиной. В этих молекулах произошла ключевая перестройка: один фрагмент соединился с другим, замыкая структуру с образованием спиропродуктов. Так мы получили принципиально новые вещества. А вот с гибридами на основе тиомочевины, в тех же самых условиях, ничего подобного не случилось — они остались без изменений, — объяснил Вадим Лядов, старший преподаватель кафедры «Химические технологии» ПНИПУ.
Это говорит о том, что разработанный метод «циклизации» является высокоизбирательным. Ключевое различие заключается в атоме кислорода в мочевине, который обеспечивает необходимую для перестройки химическую активность.
В то же время созданные на основе тиомочевины молекулы открывают собственное перспективное направление. Они могут лечь в основу новых, более эффективных препаратов, в том числе для лечения заболеваний щитовидной железы, где лекарства на их основе уже давно и успешно применяются.
Следовательно, метод — это не универсальный инструмент, а точный ключ, который подходит только к молекулам с определенными «кислородными» фрагментами, подобными мочевине. Это ценное открытие позволяет не тратить время на бесперспективные варианты и сразу проектировать подходящие соединения.
Таким образом, ученые получили новые гибридные молекулы и нашли способ придавать им жесткую трехмерную форму. Выход нужных, запланированных веществ достигал 68%, что подтверждает эффективность методики.
Это создает основу для принципиально новых лекарств. Их стабильная форма и комплексный состав позволят бороться с воспалением, хронической болью и болезнями, не поддающимися стандартной терапии. Таким образом, технология открывает путь к замене нескольких препаратов одной точной молекулой, что сократит количество таблеток, снизит токсическую нагрузку на организм и уменьшит риск побочных эффектов. Такой подход нацелен на лечение сложнейших состояний — от тяжелых хронических воспалений до устойчивых форм опухоли, — внося прямой вклад в преодоление глобальной проблемы лекарственной устойчивости.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Долгое время считалось, что гигантские стрекозообразные, жившие 300 миллионов лет назад, стали такими из‑за высокого содержания кислорода. Тогда в атмосфере его было около 30% вместо сегодняшних 21%. Учёные полагали, что крупные насекомые задохнулись бы в нашей атмосфере. Но оказалось, что это не так.
Считается, что современная музыка стала простой и даже примитивной. Ученые из Италии математически проверили эту гипотезу и подтвердили, что даже самые сложные жанры со временем стали дрейфовать к простоте и повторам одних и тех же составляющих.
Поставщик элементов окололунной станции попытался сдать клиентам изделия, подвергшиеся коррозии еще до начала его монтажа. Об этом заявил новый глава NASA Джаред Айзекман. Защищая свою позицию, поставщик сообщил, что ранее он поставлял модули с коррозией для МКС, но они все равно до сих пор работают. NASA использует скандал для отказа от алогичного проекта Lunar Gateway, обитаемой космической станции на окололунной орбите.
Шведские биологи отследили миграцию обыкновенного соловья с помощью миниатюрных датчиков-рюкзаков. Как оказалось, при пересечении Сахары и Аравийской пустыни птицы летят только по ночам и не ищут пищу. Соловьи преодолевают пустыню без дозаправки, полагаясь лишь на накопленный заранее жир.
Вода из другой звездной системы оказалась не похожа на земную: в составе третьего межзвездного объекта нашли рекордное содержание дейтерия — тяжелого изотопа водорода. Этот химический след указывает на необычные условия формирования системы, где возникла комета, и меняет представления о сценариях рождения далеких планетных систем.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно