Версия для печати
Вернуться к списку

Меткий белок. Пущинские ученые пристреливают новое оружие против онкоклеток.

Сегодня много говорят о том, что фармацевтическая промышленность России нуждается в срочной реанимации. Предприятия выпускают, как правило, дешевые лекарства, субстанция для которых в основном заво­зится из других стран. О новых препаратах пока можно только мечтать. Между тем в научно-исследовательских институтах ведутся работы, которые способны поднять отечественную фарминдустрию. Пример тому - Институт биологического приборостроения (ИБП) РАН в Пущине.

Раньше это было научно-производственное объединение “Биоприбор”. В 1990-е, когда сотрудники месяцами не получали зарплату, речь шла о банкротстве хозрасчетного учреждения. Решили преобразовать его в институт, выделили деньги из госбюджета. Руководить ИБП предложили доктору биологических наук Евгению Пермякову.

- Здание находилось в очень плохом состоянии, - вспоминает Евгений Анатольевич. - Стены обшарпаны, розетки вывернуты, крыша текла. Во время дождя сотрудники бежали в лаборатории на верхнем, четвертом, этаже, чтобы накрыть приборы полиэтиленом.

За последние годы институт сильно изменился. Весь четвертый этаж занимает лаборатория новых методов в биологии, организованная, как и институт, в 1994-м. В помещениях сделан ремонт, закуплено современное оборудование. Большая часть денег получена по программе Президиума РАН “Молекулярная и клеточная биология”. Как отмечает Е.Пермяков, оснащенность лаборатории сейчас на уровне американских и европейских.

Хорошие условия позволяют ученым работать по самым актуальным направлениям биофизики, причем на мировом уровне. Среди факторов, тормозящих исследования, - невозможность своевременно получить нужные реактивы, 95% которых импортные. Если за рубежом ученые получают необходимые реагенты, как правило, на следующий же день, самое большее - через неделю, то российским приходится ждать по два-три месяца, при этом цена обычно в полтора раза выше, чем на Западе. Тем не менее даже эта проблема не мешает сотрудникам лаборатории достигать значительных результатов в своей области.

Особенность лаборатории также в том, что одна из ее научных групп, которая занимается белковыми исследованиями, на 70% состоит из сотрудников до 35 лет. Это аспиранты РАН, магистранты и аспиранты Пущинского государственного университета, молодые ученые. В группе из 20 человек - семь кандидатов и четыре доктора наук. Благодаря молодежному составу группе удается получать гранты по программам для молодых ученых Минобрнауки.

Четвертый год руководит группой Сергей Пермяков, сын директора института: складывается научная династия. В институте Сергей начал работать, будучи студентом факультета физико-химической биологии МФТИ. Защитил здесь диплом, затем кандидатскую диссертацию. В принципе, материала исследований хватит и для докторской...

- Параллельно мы ведем несколько направлений работы, - говорит руководитель группы исследований белка С.Пермяков. - Достаточное количество квалифицированных специалистов и современное оборудование позволяют разносторонне изучать наши объекты.

Кстати, нередко исследования, носящие поначалу чисто фундаментальный характер, затем приносят неожиданные “прикладные плоды”. Работая в 1993 году в Университете штата Огайо, Евгений Пермяков вместе с американским аспирантом изучал свойства молочного белка α-лактальбумина. Они исследовали в том числе возможность взаимодействия этого соединения с жирными кислотами. Оказалось, что они связываются, образуя стабильные комплексы. Сообщение об этом, имевшее, казалось, чисто теоретический интерес, ученые опубликовали в научном журнале. Спустя три года шведские исследователи обнаружили, что комплекс α-лактальбумина с олеиновой кислотой обладает выраженной противораковой активностью. Более того, начались доклинические и даже клинические испытания нового потенциального лекарства. Комплекс получил название HAMLET (аббревиатура от Human Alpha-Lactalbumin Made Lethal to Tumor Cells, что на русский переводится примерно так: “Альфа-лактальбумин человека, смертельный для клеток опухоли”). В мире начался бум, во многих лабораториях стали изучать свойства нового препарата. Вернулся к этой теме и Евгений Пермяков, но уже в стенах Института биологического приборостроения. Удалось разработать простую и эффективную технологию производства белкового комплекса, которая в том числе упрощает процесс стандартизации образцов (шведы получали вещество не таким продуктивным способом).

В группе исследований белка технологию получения HAMLET стали применять для связывания других белков с жирными кислотами. Более того, вместо кислот можно использовать и иные классы соединений. Ученые рассчитывают существенно развернуть это научное направление. Многие из полученных комплексов в дальнейшем могут также проявить лечебные свойства и поднять медицину на новый уровень. Ведь известно, что используемые сегодня противораковые химические препараты вызывают серьезные побочные действия. Природные белки могут оказаться не только эффективнее, но и обладать более мягким воздействием на организм. Чтобы выявить новые возможности соединений, нужно многое понять, изучить. Первые шаги уже сделаны. Используя электрофизические методы исследований, пущинские ученые выяснили, как комплексы с жирными кислотами “прорезают” дырки в мембранах, способствуя своему проникновению в клетку. Сообщение об этом тут же было опубликовано. Следом появились публикации о подобных работах западных биологов. Но приоритет остался за российскими специалистами. Также пущинцы обнаружили, что α-лактальбумин способен взаимодействовать с гистонами (белками внутри клеточного ядра, которые предназначены для “упаковывания” ДНК), в результате раковая клетка программируется на апоптоз (гибель). Однако пока не совсем понятен механизм такого воздействия на клетки - это еще предстоит выяснить.

Другое направление работы научной группы - перспективные исследования, связанные с так называемыми нативно несвернутыми белками. Во всех учебниках написано, что белки становятся функциональными только при наличии строго определенной пространственной структуры. Исследования последних 10 лет показали, что и белки без жесткой пространственной организации играют важную биологическую роль. Они становятся структурированными лишь при взаимодействии с разными соединениями или другими белками. Сейчас это совершенно новая парадигма в белковой науке, которая широко обсуждается и развивается в мире. Результатом может стать и создание нового класса лекарственных средств. Один из основателей этого яркого, перспективного направления - сотрудник лаборатории доктор физико-математических наук Владимир Уверский. Директор института Евгений Пермяков уверен, что работы Владимира Николаевича заслуживают самых высоких наград, в том числе Нобелевской премии.

Нативно несвернутыми могут быть и металлсвязывающие белки, которые давно изучают в группе, например белки семейства S100. Они относительно маленькие и, как правило, находятся в димерной форме (комплекс из двух молекул). Но у них есть интересное свойство - способность связывать около двух сотен других белков, что является признаком нативной несвернутости. Теоретические и экспериментальные исследования подтвердили это. Сейчас белки S100 используются как маркеры в диагностике многих заболеваний. Но в будущем они могут найти применение для эффективного лечения широкого спектра недугов: нейродегенеративных, онкологических, воспалительных заболеваний, кардиомиопатии и т.д.

Определенных успехов сотрудники лаборатории достигли в изучении функционирования зрительной системы. Ученых интересует роль в этой системе кальцийсвязывающих белков, например рековерина. Этот белок функционирует на стадии релаксации зрительной системы, которая следует после стадии возбуждения рецепторных клеток фотонами света. Пущинцам, а также их коллегам удалось показать, что функционирование этого белка может регулироваться состоянием окисления его единственного остатка цистеина.

Живые организмы продолжают удивлять своей сложностью. Ранее казавшиеся “несущественными” вещества, оказывается, играют порой очень важную роль в тонких механизмах. Поэтому одна из самых главных задач ученых - выяснить функции белков.

- Только узнав, для чего нужен тот или иной белок, механизм его действия, мы можем влиять на процесс, в котором он участвует, - объясняет Евгений Пермяков. - Поэтому для создания лекарств необходимо, прежде всего, исследовать, как работает клетка, которая до сих пор неисчерпаема для ученых. Нужно понять, что для этой структурной единицы является нормой, а что – патологией, как здоровая клетка превращается в злокачественную и как этот процесс можно остановить.

Для более глубокого и детального изучения белков внутри лаборатории новых методов в биологии развивается еще одно направление - клеточные исследования. Для этой цели уже оборудована “чистая комната”, закупаются необходимые установки и приборы. Начинает работу приглашенный специалист. Новый этап научного поиска поможет вывести отечественную фармацевтику на более высокий уровень. Во всяком случае, очень хотелось бы в это верить.