0
Нацпроект и поддержка правительства региона помогают ученым создавать инновационные препараты В ходе пресс-тура, организованного министерством науки и инновационной политики Новосибирской области, представители средств массовой информации смогли побывать в обновленных лабораториях Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН и из первых уст услышать о прорывных технологиях в лечении многих заболеваний.
Напомним, что национальный проект «Наука» единственный не имеет региональной составляющей.
Иными словами, получить из федерального бюджета деньги на решение тех или иных задач научные организации могут исключительно на конкурсной основе. И поскольку наш регион обладает мощным исследовательским потенциалом, сумма, выделенная в рамках нацпроекта, оказалась весомой: в прошедшем и нынешнем году институтам новосибирского научного центра на обновление приборной базы перечислено более двух миллиардов рублей.
— Наш институт сегодня является одним из международных лидеров в создании геннаправленных биологически активных веществ, в разработке биотехнологических подходов в генотерапии, а также в изучении физико-химических основ процессов передачи и сохранения наследственной информации. Наши исследования позволяют существенно приблизиться к созданию персонализированной медицины и высокотехнологичного здравоохранения, — рассказал директор ИХБФМ СО РАН член-корреспондент РАН, доктор химических наук Дмитрий Пышный. — Благодаря национальному проекту «Наука» мы получили грант в форме субсидии на обновление приборной базы. В прошлом году нами было приобретено немало дорогостоящего оборудования, без которого фундаментальные научные исследования просто невозможны. Это, например, средства молекулярной диагностики, клеточные анализаторы, оборудование для широкомасштабных скрининговых исследований и многое другое. В нынешнем году за счет средств нацпроекта мы планируем приобрести секвенатор последнего поколения для геномных исследований. Обновление оборудования позволяет вывести исследования на новый уровень.
Как подчеркнул Дмитрий Пышный, несмотря на очевидные проблемы отечественного научного приборостроения, особенно в области биотехнологий, часть оборудования разработана и изготовлена в новосибирском Академгородке.
— У нас один из таких редких центров, где еще есть научное приборостроение. Это в первую очередь приборы для синтеза олигонуклеотидов и для проведения жидкостной хроматографии. Обе компании, которые их производят, резиденты технопарка Академгородка, — отметил руководитель института. — Мы приобретаем именно это оборудование не только потому, что оно полностью отвечает нашим целям и задачам, но и потому, что в их создание внесли вклад сотрудники нашего института.
КОММЕНТАРИЙ
Алексей ВАСИЛЬЕВ, министр науки и инновационной политики Новосибирской области:
— Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН — один из активных участников нацпроекта «Наука» в части обновления оборудования и проекта «Академгородок 2.0». В общей сложности институты Академгородка в рамках нацпроекта получили на обновление приборной базы в 2019 году более миллиарда рублей, а в этом году — еще около миллиарда рублей. Это позволяет дооснащать приборную базу и расширять спектр тех научных задач, которые здесь решаются. Институт реализует проекты в рамках грантов правительства Новосибирской области и грантов РФФИ. Они направлены, в частности, на создание новых противоопухолевых препаратов, поиск специфических маркеров заболеваний и разработку компонентов, необходимых для систем диагностики. Ровно год назад сотрудники института были удостоены государственной премии Новосибирской области за разработку и внедрение в производство компонентов тест-систем, используемых для диагностики вирусных и бактериальных инфекций, в том числе COVID-19.
Материалы
Антибиотики снова в строю
Исследователи Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН открыли ферменты, которые могут служить «мишенью» для антибактериальных лекарств. Кроме того, их можно использовать в качестве инструментов для генной инженерии — с их помощью разрезать молекулы ДНК в определенных местах, синтезировать новые, не существующие в природе последовательности и многое другое.
Главной темой фундаментальных исследований лаборатории геномной и белковой инженерии Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН является репарация ДНК.
— Представьте себе лес размером тысяча на тысячу километров, в котором растут ели, кедры, березы и осины, которых примерно поровну. Но на каждый миллион елок приходится одна пихта, и ваша задача — все эти пихты найти. Задача, конечно, крайне трудная, но в природе есть системы, способные ее решить, — рассказал заведующий лабораторией доктор биологических наук, член-корреспондент РАН Дмитрий Жарков. — Образно говоря, это наш фундаментальный интерес. Но иногда полученные нами результаты находят прямое практическое применение. Например, сейчас мы занимаемся поиском «мишеней» среди генов репарации в бактериях, воздействуя на которые можно увеличивать чувствительность этих бактерий к антибиотикам.
Фото Инны ВОЛОШИНОЙ
Почему это так важно? Сегодня во всем мире развивается устойчивость к антибиотикам. Иными словами, препараты попросту не действуют. По словам Дмитрия Жаркова, главный объект исследований — система репарации ДНК золотистого стафилококка. Ученые выяснили, что, подавляя систему репарации этой бактерии, можно увеличить ее чувствительность к традиционным антибиотикам.
— Сегодня многие антибиотики используются в комбинациях — собственно антибиотик и вещество, которое не дает бактерии его разлагать. В нашем случае комбинация будет другая — антибиотик и вещество, которое вызывает у бактерии стресс. Естественно, чтобы дело дошло до конкретного препарата, предстоит провести еще немало исследований, — подвел итог Дмитрий Жарков.
Вирус убивает рак
Новосибирские ученые завершили доклинические испытания противоопухолевого препарата, изготовленного на основе обезвреженного вируса оспы. Лекарство от рака разработано в Институте химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН в том числе благодаря грантовой поддержке со стороны правительства Новосибирской области.
Также в создании нового препарата самое активное участие принимал Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор». Испытания на животных показали, что инновация весьма эффективна. Речь идет об онколитическом вирусе для терапии онкологических заболеваний человека.
— Совместно с центром «Вектор» мы сделали новый вирус на основе осповакцины, той самой, которой привито большинство населения России. Из генома исходного вируса мы вырезали два гена, ответственные за его вирулентность, и л и способность вызывать заболевание или гибель организма, и встроили туда два других гена, усиливающих онколитическую активность, — рассказал заведующий лабораторией биотехнологий ИХБФМ СО РАН кандидат биологических наук Владимир Рихтер. — Таким образом мы получили лекарство, которое эффективно угнетает основную опухоль, ищет и подавляет рост метастазов и является, по сути, самореплицирующимся и самопродуцируемым. Теоретически однократное введение его в организм позволяет на достаточно длительный период сохранить противоопухолевую активность.
По словам Владимира Рихтера, изначально предполагалось, что новый препарат будут использовать для терапии опухолей молочной железы. Но не исключено, что и при лечении других видов рака модифицированный вирус тоже будет эффективен. Ученым предстоит это проверить.
— Буквально на следующей неделе мы собираемся подать документы в Министерство здравоохранения РФ, чтобы получить разрешение на первую стадию клинических испытаний. В ходе ее будет проверяться безопасность препарата. У нас есть партнер — компания из Санкт-Петербурга, которая будет организовывать и проводить эти исследования. Они готовят сейчас пакет документов, клиники тоже уже подобраны, — сообщил Владимир Рихтер. — Конечно, пока что-то определенное сказать трудно, но думаю, что первая стадия клинических испытаний займет полтора года. Наши коллеги надеются приступить к ней осенью. Если все пройдет успешно, примерно к середине 2022 года она будет закончена, и можно будет переходить к следующим этапам.
Когда испытания будут завершены и дело дойдет до производства, выпускать новый противоопухолевый препарат будет новосибирское предприятие «ВекторБиАльгам», которое сегодня производит, к примеру, вакцину от гепатита А.
Стоит отметить, что лекарство от рака на основе генетически измененного вируса — далеко не единственная разработка лаборатории биотехнологий ИХБФМ СО РАН. Здесь также был создан инновационный препарат для лечения клещевого энцефалита «Энцемаб», права на который приобрела фармацевтическая компания «Фармасинтез». Его действующим веществом является химерное антитело из частей белковых молекул мыши и человека. Меньшая, мышиная, часть молекулы связывает вирус и не дает ему инфицировать клетки, а большая, человеческая, запускает в организме пациента все необходимые реакции, чтобы избавиться от антител вместе с инфекционным агентом. По словам Владимира Рихтера, фармацевтическая компания в самое ближайшее время должна приступить к клиническим испытаниям «Энцемаба».
Новосибирские исследователи синтезировали компоненты тест-систем для определения SARS-CoV-2
В лаборатории синтетической биологии Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН организовано производство компонентов, необходимых для диагностики коронавирусной инфекции. Наработки применяются в различных тест-системах, которые производят в Новосибирске, Москве и Санкт-Петербурге.
Лаборатория, о которой идет речь, создана в рамках национального проекта «Наука» и оснащена самым современным оборудованием (также приобретенным благода- ря нацпроекту), которое, что немаловажно, произведено в Новосибирске. Ее заведующим стал молодой перспективный кандидат химических наук Георгий Шевелев.
— Наша лаборатория занимается разработкой и совершенствованием технологий создания коротких и протяженных последовательностей ДНК, — сообщил Георгий Шевелев. — Подобные технологии достаточно востребованы в самом различном спектре областей науки. Например, мы помогаем Институту цитологии и генетики создавать неприродные последовательности нуклеиновых кислот. Кроме того, мы занимаемся синтезом праймеров и участков генов коронавируса.
Как пояснил Георгий Шевелев, фундаментальные разработки лаборатории, созданные еще полгода назад, оказались крайне востребованы, когда началась эпидемия коронавируса. Дело в том, что многие исследователи на начальном этапе не имели доступа к реальному вирусу. При этом даже далекому от науки человеку понятно, что нельзя бороться с инфекцией, исследовать ее, разрабатывать вакцины и лекарства, не имея под рукой исходного образца. И тест-систему для выявления вируса SARS-CoV-2 без наличия вируса создать тоже невозможно.
Фото Инны ВОЛОШИНОЙ.
— Последовательности, которые входят в тест-систему для выявления коронавируса методами полимеразной цепной реакции, или ПЦР, в качестве контролей — это ДНК-последовательности. Их необходимо получить с ДНК-матрицы. Но, если нет в наличии генома вируса, с которого можно скопировать эти последовательности, приходит на помощь разработанная нами технология синтеза. Это очень важный момент, потому что если качество компонента неподходящее, то и вся тест-система будет работать неправильно, — объяснил заведующий лабораторией синтетической биологии ИХБФМ СО РАН. — Понимая это, многие ученые стали обращаться к нам с вопросом: «Можете вы создать такие компоненты?» И мы ответили: «Да». В нашей лаборатории мы создали их мини-производство и сейчас поставляем их в компании, занимающиеся выпуском тест-систем на коронавирус. Эти предприятия находятся в Новосибирске, Москве и Санкт-Петербурге. Насколько мне известно, они связаны контрактами с иностранными компаниями, так что не исключено, что наши наработки используются и за рубежом.
Григорий Шевелев рассказал, каким образом происходит синтез РНК-последовательностей, которые являются важными компонентами тест-систем.
— Среди оборудования, которым мы пользуемся, есть так называемые ДНК-синтезаторы. Реагенты в автоматическом режиме подаются в реакционные камеры, которые заполнены инертным газом. Там, собственно говоря, и происходит синтез, — пояснил исследователь.
— Все эти приборы изготовлены в Новосибирске, компанией, которая является резидентом Академпарка. Сейчас эта компания поставляет подобное оборудование не только по всей России, но и по всему миру. Мы используем его для решения самых различных задач.
Как уже было сказано, разработки лаборатории синтетической биологии ИХБФМ СО РАН востребованы в самых разных научных областях. Например, по словам Георгия Шевелева, есть технология создания вакцин на основе молекул мРНК, то есть последовательностей, которые кодируют тот или иной белок. Внедрение молекулы мРНК в клетку приводит к наработке необходимого белка, из которого формируются антитела. Таким способом можно создать, например, вакцину от коронавируса. Этим занимается объединение «Вектор».
— Кроме того, наши разработки также находят применение в сельскохозяйственных биотехнологиях, когда необходимо создать гены различных растений, улучшенные в отношении, допустим, агрессивных природных условий, что особенно актуально у нас в Сибири, и других факторов. В этих случаях тоже достаточно часто прибегают к синтезу с нуля, без участия природных последовательностей ДНК, — подчеркнул Георгий Шевелев.
Лечить и не калечить
Лаборатория биоорганической химии ферментов Института химической биологии и фундаментальной медицины совместно с Новосибирским институтом органической химии и Институтом цитологии и генетики открыла соединение, которое в сочетании с противораковыми химиопрепаратами повышает чувствительность опухоли к терапии, снижает ее рост и число метастазов. Это дает возможность применять токсичные химиопрепараты в гораздо меньших дозах.
Речь идет о лечении мелкоклеточного рака легких и рака прямой кишки. Созданное сибирскими учеными вещество разрушает ДНК раковых клеток, после чего они погибают. И, что особенно важно, опухоль дает гораздо меньше метастазов.
Фото Станислава БЕЛЫХ.
— Мы стали работать с ферментом репарации, который является очень хорошей «мишенью» и позволяет усилить действие лекарств. Репарация — это особая функция клеток, заключающаяся в способности исправлять химические повреждения и разрывы в молекулах ДНК, — рассказала заведующая лабораторией доктор химических наук, академик РАН Ольга Лаврик. — Нами было замечено, что восприимчивость пациентов к химиотерапии очень разная. Исследования показали, что это зависит от того, каким образом у больного работает система репарации ДНК. Когда препарат создает повреждения в ДНК опухолевых клеток, начинает работать система репарации, повреждения удаляются, структура снова восстанавливается, а раковая клетка оживает. Мы нашли «мишень», которая отвечает за восстановление, и стали искать способы подавить этот фермент. Наш метод показал, что, действительно, мы обнаружили несколько групп соединений, чье применение резко увеличивает действие клинического препарата. Теперь его можно использовать в меньших дозах, чем раньше. Это очень большое достижение, потому что, как известно, химиотерапия очень токсична.
Сейчас исследователи уже провели первый этап доклинических испытаний полученного вещества на животных. Установлено, что его применение способствует уменьшению опухолей и существенно снижает количество метастазов. Чтобы завершить опыты на животных, нужен еще примерно год. При нормальном финансировании, естественно. А вот что будет дальше, покажет время.
— Сейчас мы должны продолжать доклинические испытания и двигаться к клиническим. На этой стадии всегда возникают затруднения с внедрением препарата, потому что нужен совершенно другой масштаб исследований, который, конечно же, не может быть организован в научных лабораториях, — подчеркнула Ольга Лаврик. — Нужны контакты с фармацевтическими компаниями, с государством, финансирование, и именно здесь происходит торможение. Мы надеемся, что наш препарат дойдет до потребителя, потому что это очень важно для лечения онкологических заболеваний. После завершения первого этапа доклинических испытаний с томской компанией «Ифар» мы получили американский патент на одно из самых лучших соединений. Если этот препарат будет выпускаться за рубежом по патенту, то в России он будет стоить втридорога. У нас есть все для первого этапа, но внедрение должны осуществлять другие люди.
Фотографии статьи 
