За лекарством в океан. Ученые Дальнего Востока ищут уникальные соединения для новых лекарств

Дальний Восток России – кладезь природных богатств страны. Морские организмы и уникальные объекты флоры с необычным химическим составом и биологической активностью привлекают внимание ученых всего мира. Ведь природные соединения могут стать источником новых лекарственных и профилактических препаратов. Это особенно важно сегодня, когда человечество продолжает борьбу с новой коронавирусной инфекцией.

Вот уже 60 лет Тихоокеанский институт биоорганической химии им. Г.Б. Елякова исследует природные соединения для медицины и фармакологии. В 1964 году его основал Георгий Борисович Еляков, который оставался бессменным директором института вплоть до 2001 года. Георгию Борисовичу удалось создать сильную научную школу по изучению природных соединений, выделяемых из морских организмов и растений Уссурийской тайги. Под его руководством и руководством второго директора, академика Валентина Ароновича Стоника (который 17 лет руководил институтом), ученые ТИБОХ ДВО РАН установили строение нескольких сотен ранее неизвестных веществ, которые стали основой для разработки биопрепаратов для медицины, пищевой промышленности, сельского хозяйства. А на Дальнем Востоке появилась новая уникальная для России отрасль производства биохимических реактивов и препаратов из морского биологического сырья. Сегодня наследие Елякова бережно хранят его ученики и сотрудники института.

«В ТИБОХ ДВО РАН накоплен большой опыт поиска источников физиологически активных соединений – то есть морских и наземных организмов. Мы используем отработанную технологию, специальные алгоритмы, которые применяются в научных рейсах. Добывать сырье помогают водолазы, глубоководные тралы. Но порой достаточно просто собрать материал на берегу, в так называемых литоральных зонах. Специалисты маркируют найденные организмы, затем отсеивают лишнее и каталогизируют отобранные экземпляры», – рассказал нашему порталу нынешний, третий директор института (с 2018 года) Павел Сергеевич Дмитренок.

Сегодня в ТИБОХ ДВО РАН исследуют органический синтез природных соединений, биоорганической химии, молекулярной иммунологии и морской микробиологии. Сотрудники института изучают уникальные наземные растения Дальнего Востока и морские организмы океана. Последние особенно интересны.

Морские организмы ценны как источник новых природных соединений, отличающихся от веществ, которые получают из наземных организмов. И речь не только о химическом строении, но и особенностях биологического действия. Исследуя морские организмы, ученым удалось получить около 40 тыс. природных морских соединений.

«Если рассматривать Мировой океан как некий завод по производству потенциальных лекарств, то изучение морских организмов позволило создать, например, новое поколение противоопухолевых препаратов. Некоторые из них обладают совершенно замечательными свойствами. При этом данная область быстро развивается, и появляются еще более интересные препараты», – отмечает доктор химических наук, академик РАН, научный руководитель Тихоокеанского института биоорганической химии имени Г. Б. Елякова РАН Валентин Аронович Стоник.

«Но помимо морских организмов, существуют морские микроорганизмы. Их стали изучать сравнительно недавно. Они отличаются от своих наземных собратьев, а, следовательно, у них своя химия и свои, например, антибиотики. Коллекцию морских микроорганизмов мы собираем с 80-х годов (чл.-корр. РАН В.В. Михайлов и его ученики). Сегодня она насчитывает 5 тысяч аксенических штаммов бактерий и грибов. Из них 200 штаммов открыто в нашем институте. А первые найденные у нас бактериальные роды сегодня, например, содержат уже по 20 или 30 видов».

Чтобы предсказать биологическую активность нового соединения, ученые изучают механизмы его биологического действия на клеточном и субклеточном уровнях. В этом специалистам института помогают современные методы молекулярной и клеточной биологии.

Но прежде чем получить новое биологически активное соединение для будущего лекарства, необходимо найти организмы, обладающие уникальными свойствами. В ТИБОХ за это «отвечает» «Академик Опарин» – научно-исследовательское судно, которое недавно завершило 64-ю экспедицию.  В этот раз исследования проводились в акватории Японского моря. Участники экспедиции отобрали 64 микробиологические пробы из морского грунта и из морских животных, чтобы выделить морские бактерии и грибы. Половину проб взяли с глубин свыше 200 метров. Для традиционного анализа морских беспозвоночных ученые собрали образцы морских губок, асцидий, иглокожих и других морских обитателей.

Поиск активных соединений по-настоящему – дело техники. На сегодняшний день самый большой в мире биотоп, то есть место обитания, располагается в ложе океана на глубине от 1 до 5 тысяч метров. Настоящий космос под водой, который еще предстоит осваивать.

«Помимо морских экспедиций, сотрудники института проводят и наземные поисковые работы. Здесь мы работаем с уникальной флорой Приморского края. Этим направлением занимается академик Петр Григорьевич Горовой. Несмотря на возраст, он ежегодно участвует в экспедициях, где вместе с коллегами и учениками изучает растения края и их свойства. Многие лечебные композиции, созданные в институте, составлены из его сборов и коллекций. Конечно, эта тема не столь актуальна по сравнению с исследованием морских организмов, потому что последние изучены меньше. Можно сказать, что именно ТИБОХ в свое время одним из первых отечественных институтов стал серьезно работать в этом направлении. Сегодня нам известны сотни новых соединений, и даже классов соединений. Но и к наземным видам мы активно возвращаемся, поскольку здесь прослеживается громадный потенциал, пока не оцененный», – замечает Дмитренок.

Найденные в экспедициях новые химические соединения обладают ярко выраженным физиологическим воздействием на живые организмы, в том числе на человека. Исследуя их свойства, специалисты создают уникальные препараты для лечения различных заболеваний. Так, сотрудники ТИБОХ создали целую серию новых отечественных лекарств. Среди них препараты «Гистохром для офтальмологии» и «Гистохром для кардиологии».

Гистохром относится к антиоксидантным препаратам. Он способен стабилизировать клеточные мембраны, а также взаимодействовать с активными формами кислорода. Сегодня он незаменим при лечении заболеваний сетчатки и роговицы глаза, глаукоме, терапии травм и ожогов органов зрения. А недавно ученые обнаружили другое важное свойство гистохрома.

«В науке новое применение препарата принято называть репозиционированием лекарства. Велика вероятность того, что наш препарат можно использовать как средство реабилитации при COVID-19. Он обладает и противовирусным действием, но что самое главное – он эффективно восстанавливает различные ткани, в том числе легочную, – подчеркивает Валентин Аронович Стоник. Однако процесс репозиционирования долгий и дорогой. Прежде всего, потому, что необходимо заново проводить клинические испытания. Сейчас наш препарат поставили в очередь. А человек, который отвечает за отбор кандидатных препаратов сказал нам, что гистохром вряд ли окажется в числе первых. Но мы бы очень хотели, чтобы его проверили как можно раньше, поскольку мы точно знаем его свойства». По словам научного руководителя института, Гистохром создан на основе плоского морского ежа (несъедобного). В народе его называют «песчаный доллар», поскольку по форме он напоминает монетку. «Целый год он сидит, к счастью, в песке, и только в сентябре-октябре выбирается на поверхность, и в это время его можно собрать. Помимо прочего, специалисты ТИБОХ разводят плоского морского ежа в аквариумах. Когда молодь подрастает, мы высаживаем ее в грунт вокруг нашей морской станции, и тем самым поддерживаем популяцию. Кроме того, мы научились получать препарат и синтетическим способом».

Разводить морского ежа коллегам из ТИБОХ помогают ученые из Национального научного центра морской биологии имени А.В. Жирмунского ДВО РАН. Помимо этого, ученые из Центра морской биологии определяют найденные в экспедициях морские организмы. «По сути, это самое главное. Ведь если мы нашли организм, который несет в себе активные биологические вещества, необходимо точно знать, что это за организм. А чтобы второй раз на него выйти, нужен вид», - объясняет старший научный сотрудник Национального научного центра морской биологии, руководитель Центра аквакультуры и прибрежных биоресурсов Сергей Иванович Масленников. – «Наше сотрудничество началось с проекта искусственного получения морского ежа, который несет в себе гистохромы – важные составляющие некоторых препаратов. Как правило, еж добывается в природной среде, что достаточно дорого и, главное, не прогнозируемо. Требовался плановый подход, ведь речь шла о препарате, спасающем жизни людей. Встретившись с сотрудниками ТИБОХ, я предложил создать центр, который будет заниматься воспроизводством морского ежа. С тех прошло уже более 20 лет. В Тихоокеанском институте биоорганической химии научились воспроизводить морского ежа. Началось активное сотрудничество с китайскими и корейскими учеными. Прямо сейчас ведутся совместные исследования с японскими коллегами. То есть с тех пор много воды утекло, но утекло не зря. Эта вода обогатилась большим опытом и умениями».

Сегодня ТИБОХ ДВО РАН и другие ведущие институты региона продолжают развивать важные для медицины направления. Однако очевидно, что без поддержки государства и бизнес-сектора наша страна не сможет конкурировать с другими лидерами рынка. Директор института отметил, что на площадке Восточного экономического форума в сентябре представители ТИБОХ подписали несколько важных соглашений с представителями крупных отечественных компаний. «Так, с компанией «Арника», которая известна развитием инноваций в области производства витаминов для сельского хозяйства, институт будет сотрудничать в сфере создания новых решений и биопродукции для сельского хозяйства. А группа компаний «Антей» заинтересована в переработке вторичного сырья. Такая финансовая поддержка бизнеса опытно-экспериментальной установки научного института для производства препаратов – большая редкость. Для нас это настоящая удача, что мы нашли взаимопонимание и точки совместного развития».

Фото на странице: 123RF