Что такое пероксиды и зачем они нужны? Как на их основе можно получить вещества, способные защитить растения от грибов и паразитов, а человека — от онкологических заболеваний? Можно ли из жидкости сделать твердое тело и почему это важно? Об этом мы говорим с заместителем директора Института органической химии, заведующим лабораторией исследования гомолитических реакций, членом-корреспондентом Российской академии наук Александром Олеговичем Терентьевым.
— Александр Олегович, расскажите о высокоактивных пероксидах, использование которых дает возможность воздействовать на клетки рака простаты и шейки матки.
— Порядка 20 лет назад мы начали работы в области химии пероксидов, которые до этого казались взрывчатыми веществами, быстрораспадающимися или инициирующими полимеризацию. Потом началась тематика по синтезу биологически активных пероксидов, которые могут как помогать людям, так и защищать растения. Эти пероксиды, как оказалось, и в этом открытии очень большая заслуга и нашей лаборатории, обладают высокой антигельминтной, антималярийной, противораковой и, как мы уже сейчас обнаружили, противогрибковой активностью, что может служить людям и непосредственно, и через растения — путем повышения урожайности культур.
Что касается активности против грибков, пока мы видим, что это очень высокоактивные соединения и они хорошо действуют именно на грибки как у людей, так и у растений. Однако в своей работе мы больше сконцентрированы на растениях. А что касается противораковых соединений, то мы уже больше десяти лет ведем эти исследования. Испытания на противораковую активность проводили и у нас в России, и во Франции, и в Китае. Очевидно, что на текущий момент они наиболее активны в отношении клеток рака простаты и шейки матки. Сейчас мы обнаружили, что клетки рака печени тоже могут быть подавлены нашими пероксидами. Так что перспективы огромны.
— Каким образом вы это обнаружили? Как проводятся исследования?
— Мы в основном синтезируем эти пероксиды. Наша заслуга во многом в том, что мы поверили: пероксиды могут быть устойчивыми. Мы также научились получать так называемые циклические пероксиды, обладающие высокой активностью.
Эта тема началась с военного проекта в Китае 50 лет назад, когда китайское правительство поставило перед учеными задачу найти противомалярийные вещества на основе традиционной китайской медицины. И тогда китайский ученый-фармаколог выделила из полыни Artemisia annua экстракт, а из него — активное действующее вещество, которым оказался артемизинин, циклический пероксид. С того времени и начала развиваться эра новых веществ и лекарственных средств на основе пероксидов. А мы научились получать такие пероксиды.
— Это было сложно?
— Это было самым сложным, потому что природа их рождает, а человек не умел их делать. Мы научились делать стабильные перекиси. И поскольку мы уже были сориентированы на их активность, стали их испытывать в разных учреждениях совместно с коллегами, специалистами в этих областях, которые могут правильным образом все сделать и получить достоверные результаты.
— Что это за учреждения?
— Это учреждения химико-медицинско-биологического профиля. Поскольку вещества достаточно новые, необходимо, чтобы люди, которые их тестируют, понимали их химическую составляющую. Существует много соединений, например стандартных антибиотиков пенициллинового ряда, и там понятно, как их тестировать, какие применять методы. А поскольку у нас вещества новых классов, да и вообще это новая область химии, неожиданно возникшая, то и те, кто тестирует, должны понимать химию. Мы таких людей тщательно ищем. Так, мы нашли специалистов по антигельминтным веществам в Швейцарии, по противораковым соединениям — во Франции. У нас идут исследования в Таиланде, Китае, Италии.
— А в России мы не можем все это испытать? Обязательно нужно создавать международные группы?
— Да, международные группы оказались очень важны, потому что, например, антигельминтную активность, как выяснилось, здесь испытывать сложно. У наших иностранных партнеров для этого есть большой потенциал, хорошо финансируемые и оборудованные научные учреждения. То же касается противораковой активности. Да, у нас есть учреждения, где такие испытания можно проводить, но мы сотрудничаем и с ними, и с зарубежными коллегами.
Совсем недавно мы обнаружили, что наши пероксиды обладают высокой антикоронавирусной активностью — приблизительно в два раза выше, чем фавипиравир, который активно применяется. Это пока предварительные результаты, но тоже оказалось, что у нас такие исследования делать сложно — проще сделать в Китае. Может быть, это логично: где это возникло, там и удобно испытать.
— На каком этапе находятся эти исследования?
— Что касается исследований по борьбе с раком, мы поняли, что полученные вещества активны, и теперь ищем партнеров, которые могли бы более серьезно взяться за дело. Похожая ситуация по антигельминтным соединениям. Мы уже проводили испытания на мышах и выяснили: если мышку покормить нашим препаратом, то количество гельминтов после одного кормления уменьшается на 80%.
А что касается фунгицидов для борьбы с грибками, особенно на растениях, то эти исследования у нас зашли достаточно далеко. Этому способствует и большая помощь Всероссийского научно-исследовательского института фитопатологии, в котором я тоже работаю, заведую лабораторией биологически активных соединений, и директор там — человек, который очень широко смотрит на мир, понимает, что надо сотрудничать с другими учреждениями.
С другой стороны, в сельском хозяйстве внедрение происходит проще, чем в медицине, поэтому сейчас найти реальное применение в сельском хозяйстве можно значительно быстрее.
— Как выглядит применение в сельском хозяйстве на практике? Вы заражаете растения какими-то грибами, а потом с помощью своих веществ пытаетесь вылечить?
— Есть и такой вариант, но мы в настоящий момент сконцентрированы на похожей теме — предпосевной обработке семян фунгицидами. Дело в том, что грибками заражены и семена, и почва, в которую они потом попадают, поэтому стандартной процедурой не только у нас, но и во всем мире стала предпосевная обработка семян. Это семена пшеницы, гороха, других культур. Раньше у нас были эксперименты с рожью, ячменем, но сейчас мы в основном сконцентрированы на этих культурах. Работаем как с яровыми, так и с озимыми. Это для нас, химиков, очень интересная и необычная работа, отличная от того, чем мы привыкли заниматься в лаборатории. Мы делаем вещества, потом с этими веществами выезжаем в поля, обрабатываем семена, в этот же день высеваем их и потом регулярно под присмотром специалистов из ВНИИ фитопатологии проверяем, как происходит развитие, как эти ростки появляются, какими свойствами обладают, заражены или нет. Смотрим, какая будет урожайность, собираем. Эти исследования у нас уже длятся более десяти лет.
— И какие результаты?
— Самым главным результатом можно считать то, что зарубежные фунгициды обладают аналогичными свойствами. Тут мы не лучше, но и не хуже. Но зарубежные фунгициды, которые у нас широко используются, — это продукты как минимум семи стадий химического синтеза, и получать подобное в отечественных условиях мы никак не можем: у нас для этого нет химической производственной базы. И если будет перекрыт доступ фунгицидов на российский рынок, на поля, то мы потеряем сразу половину урожая в первый-второй сезон.
— А у вас требуется меньше стадий?
— Да, у нас от двух до четырех стадий. И, в принципе, можно делать и на российском сырье. В частности, для синтеза этих веществ мы применяем пероксид водорода. Это очень экологичное, доступное и дешевое соединение, которое будет у нас всегда.
— И все же хотелось бы подробнее остановиться на исследованиях, связанных с онкологическими заболеваниями: где они проводятся, какие результаты, когда препараты на основе ваших разработок могут поступить на российский рынок и помочь пациентам?
— Это интересная и отчасти парадоксальная тема. Всегда считалось, что пероксиды вызывают окислительный стресс. Почему не исследовали пероксиды для разработки лекарственных средств? Именно потому, что казалось, что они будут вызывать окислительный стресс.
— А он — яд для организма.
— Именно так. Мы часто слышим разные ужасы о гидроксильных, пероксильных радикалах, которые у нас постоянно что-то уничтожают, окисляют и вредят нам. Но что касается обнаруженных нами пероксидов, того же артемизинина, на котором базируется наша тематика и за который, кстати, в 2015 г. была получена Нобелевская премия, то там этих кислород-центрированных радикалов практически не образуется. И они очень быстро с помощью различных органических реакций превращаются в углерод-центрированные радикалы, действующие на организм уже значительно более селективно. Углерод-центрированный радикал действует на свое окружение гораздо мягче, чем кислород-центрированный радикал, о котором мы говорим, когда имеем в виду окислительный стресс.
Что касается вывода этих препаратов на рынок, то здесь, конечно, предстоит еще долгий путь. Для нас самое главное сейчас — найти партнера, с которым можно было бы доводить эти вещества до более глубокой стадии.
— Вы испытывали эти вещества на животных?
— Да, и мы видели уничтожение опухолевых клеток. Но основная часть работы здесь пока проводится не на живых организмах, а на клетках.
— А что представляет собой синтез промышленно производимого душистого лактона экзальтолида, которым вы занимаетесь?
— Это соединение — важный компонент парфюмерных композиций, синтетический мускус. Он не только пахнет сам, но еще и служит фиксатором запаха, то есть его сохраняет. Когда мы покупаем какой-то дешевый одеколон, проходит несколько часов и запаха не остается. Когда используются такие закрепители, запах держится дольше.
— Это разработка для парфюмерной промышленности?
— Да. Вещество достаточно старое, известное и когда-то производилось даже в Советском Союзе. Потом у нас это производство исчезло, и уже в 1990-е гг. мы предложили новый способ синтеза этого вещества, который заметно удешевляет и упрощает его. Даже успели в конце 1990-х гг. наладить этот синтез в Подмосковье. Подобное производство сейчас есть в Швейцарии, а у нас пока нет, но мы надеемся, что и это направление нашей деятельности возродится.
— Я читала, что вы умеете создавать жидкие вещества, которые могут приобретать свойства твердого тела, и на их основе производить пластики, из которых сделаны все наши гаджеты, фототехника и т.д. Можете рассказать об этом поподробнее?
— Мы занимаемся органическими пероксидами, и одно из направлений — это получение перекиси для того, чтобы инициировать полимеризацию. Предположим, у нас есть газ и жидкость, содержащая двойные связи «углерод — углерод». Это так называемые непредельные соединения. И вот когда мы к этим непредельным соединениям добавляем наши пероксиды и нагреваем где-то до 200°C, то из этой жидкости получается полимер.
Сейчас очень нужны свои, отечественные инициаторы полимеризации. Еще недавно они поставлялись к нам из-за рубежа. В настоящий момент мы имеем огромное количество заказов от самых разных отечественных промышленных компаний на разработку собственных технологий по получению органических пероксидов для использования их в качестве инициаторов полимеризации. Это тоже сложная научная работа — заместить импорт, поскольку там используются не чистые пероксиды, а с какими-то добавками. В этом сложно разобраться, но сделать это необходимо.
— А как вы думаете, удастся ли нам заместить этот импорт отечественными полимерами?
— Выбора у нас нет. Приблизительно год или два уйдет на то, чтобы мы получили промышленный инициатор полимеризации, а также склеивающие реагенты, клеи полимеризационного типа. Мы просто вынуждены это сделать. Только тогда наша промышленность сможет развиваться в нужном направлении.
