Ведущие ученые – специалисты по биомолекулярным системам поделились с участниками Фестиваля науки «Наука 0+» самыми свежими наработками в области борьбы с возбудителем COVID-19, а также способами, при помощи которых изучаются сверхбыстрые процессы в клетках нашего организма. Круглый стол Modern trends in chemistry: theory meets experiment свел вместе физиков, химиков и биологов нескольких стран и превратился в итоге в настоящую научную дискуссию.
«Коллаборация ученых из разных уголков мира – важнейший инструмент для развития науки, - подчеркнул, открывая круглый стол, декан Химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова Степан Калмыков. – И одна из основных проблем, с которыми столкнулось научное сообщество, заключается в том, что оно ограничено только онлайн-общением. Мы теряем один из серьезнейших аспектов оффлайн-конференций – неформальное общение. И это серьёзно меняет парадигму развития научной мысли, сводя общение к формальным вещам. А научные открытия происходят как раз тогда, когда мысль выходит за рамки. Надеюсь, человечество успешно преодолеет эту пандемию, и мы вернемся к максимально продуктивным способам работы».
Свежими наработками в области борьбы с вирусом-возбудителем COVID-19 поделился Директор Центра нанотехнологий для доставки лекарств Школы фармацевтики имени Эшельмана Университета Северной Каролины (США), а также профессор химического факультета МГУ Александр Кабанов. Профессор Кабанов привел обзор нескольких групп лекарственных средств, демонстрирующих активность по отношению к разным участкам этого вируса, таким как рецепторы на поверхности белкового капсида, РНК-зависимую РНК-полимеразу. Также профессор рассказал о методах доставки лекарственных средств и о их недостатках. В частности, обратил внимание на распространенную методику использования циклодекстринов в качестве растворимого «контейнера» для действующих веществ: так в организм попадает слишком много молекул носителя медицинского препарата относительно молекул лекарственного средства, что стало одним из основных лимитирующих факторов этой технологии. Затем профессор Кабанов подробно остановился на описании препарата, разрабатываемого в его лаборатории: улучшенной формы одобренного к применению ремдесивира, который действует как ингибитор РНК-зависимой РНК-полимеразы. Коллектив Кабанова разрабатывает эффективный способ доставки ремдесивира к верхним и нижним дыхательным путям, а также к легким. В качестве подхода для такой доставки выступает ингаляция, при этом ученым удалось создать такую форму модифицированную форму ремдесивира, которая не образует пены при дисперсном распылении внутри ингалятора и может быть эффективно доставлена внутрь легких. Разработкой уже заинтересовалась американская биофармацевтическая компания.
От конкретного препарата участники круглого стола перешли к более широким проблемам и сконцентрировались на фотохимических исследованиях светочувствительных биомолекулярных систем. Дело в том, что благодаря развитию лазерной техники теперь можно исследовать динамику ядер в молекулах и следить за ходом химических превращений на временах порядка фемтосекунд. Примерно за такое время происходит первичный процесс, который приводит к передаче зрительного сигнала. Удивительно, но при исследовании таких быстрых реакций, которые составляют основу функционирования всех живых существ, применяются принципы квантовой механики: то, что было предсказано теоретически в прошлом веке при становлении и развитии квантовой механики, сейчас находит практическое применение. Активно применяются волновые пакеты, когерентные и запутанные состояния. А сами исследования становятся междисциплинарными, объединяя физику, химию и биологию. Необходимость совместных теоретических и экспериментальных работ становится очевидной. Поэтому в обсуждениях круглого стола приняли участие ведущие ученые из Дании, Великобритании, США, которые тесно сотрудничают с химическим факультетом МГУ (в частности, с лабораторией квантовой фотодинамики кафедры физической химии под руководством к.ф.-м.н. Анастасии Боченковой).
Профессор Ларс Андерсен, Орхусский университет, Дания (Lars Andersen, Aarhus University)
Андерсен – физик-экспериментатор, занимается фотофизикой биологических хромофоров и сверхбыстрой динамикой молекулярных систем в газовой фазе. В совместных теоретических и экспериментальных работах с химическим факультетом МГУ профессор впервые в мире исследовал фотоотклик и время жизни низшего электронно-возбужденного состояния изолированных хромофорных групп ретиналь-содержащих белков. Полученные результаты позволяют сделать вывод о механизме цветного зрения.
Профессор Хелен Филдинг, Университетский колледж Лондона, Великобритания (Helen Fielding, University College London)
Филдинг – физико-химик, занимается фотоэлектронной спектроскопией биологических хромофоров в газовой фазе и растворе. В совместных теоретических и экспериментальных работах с химическим факультетом МГУ она впервые в мире изучила фотоокислительные свойства хромофора зеленого флуоресцентного белка в газовой фазе и в растворе. Полученные результаты помогают лучше понять, как действует, например, УФ-облучение на светочувствительные биомолекулярные системы.
Профессор Ян Верле, Даремский университет, Великобритания (Jan Verlet, Durham University)
Верле – физико-химик, занимается исследованием сверхбыстрой динамики молекулярных анионов в электронно-возбужденных состояниях, в том числе в нестационарных, которые со временем распадаются. Его исследования позволяют ответить на вопрос, какое время жизни у различных электронно-возбужденных состояний молекулярных анионов и какие процессы ведут к их распаду или стабилизации. Оказывается, что на простой вопрос – как образуются молекулярные анионы – ответить совсем непросто. И это ещё одна загадка, связанная со зрением.
В конце ученые ещё раз обсудили эффективность удаленной работы и пришли к выводу, что в среднем научные задачи начали решаться медленнее (особенно пострадали женщины, большинство из которых уделяет детям больше внимания, чем мужчины). А некоторые проекты, особенно разнесенные по нескольким научным центрам в разных странах, просто не могут начаться. Удаленная схема влияет и на студентов: падает мотивация, снижается успеваемость. И единственная польза для ученых от вынужденного сидения дома – возможность систематизировать свои наработки в виде статей. Но и здесь недостаток личного неформального общения порой приводит к падению уровня публикаций. Так что ученые полны решимости победить вирус и вернуть человечество к нормальной жизни.
