Хіміко-біологічний центр

Сучасні наукові дослідження в галузі медичної хімії та супрамолекулярної хімії

Науково-виробничий хіміко-біологічний центр (ХімБіоЦентр) було створено у квітні 2002 року як структурний підрозділ науково-дослідної частини Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Хімбіоцентр функціонує на базі хімічного факультету університету, його адреса - м. Київ, вул. Червоноткацька, 61. Лише за кілька років своєї діяльності ХімБіоЦентр зайняв міцні позиції серед наукових організацій світу, які займаються такою складною, але захоплюючою та безумовно корисною справою, як пошук нових лікарських засобів.

Створення нових ліків – це надзвичайно трудомісткий процес, в якому беруть найактивнішу участь хіміки разом з біологами, медиками, програмістами, економістами, технологами і багатьма іншими спеціалістами. За даними Американської агенції FDA (Food and Drug Administration) – організації, що дає дозвіл на виробництво нових лікарських засобів в США, розробка одного лікарського засобу потребує в середньому 15 років напруженої роботи цих спеціалістів.

Яке ж місце в процесі створення ліків займає ХімБіоЦентр? Малюнок ілюструє ті етапи розробки сучасних лікарських засобів, в які співробітники ХімБіоЦентру вкладають свої знання, вміння та навички.

Пошук нового лікарського засобу, як правило, ініціюють великі фармацевтичні компанії світу – саме вони зацікавлені в отриманні в майбутньому доходів з реалізації готового препарату, і саме вони мають достатньо фінансових ресурсів, що необхідні для пошуку. А ці ресурси немалі: за даними тієї ж FDA на створення одного фармацевтичного препарату витрачається в США в середньому 0.5 млрд. US$. І це при тому, що в деяких випадках такі затрати є марними – розроблений препарат може бути недопущеним до виробництва з різних причин. Не дивно, що таке "задоволення" можуть собі дозволити небагато фармацевтичних компаній світу, серед них такі гіганти, як Байєр Фарма, Глаксо Сміт Кляйн, Пфайзер, Джонсон і Джонсон, Новартіс, Авентіс. Економісти цих компаній, базуючись на глибокому аналізі ринку вирішують, для якої хвороби доцільно розробити новий лікарський засіб. Коли таке рішення прийняте, до роботи стають медики, біологи, біохіміки. Спільними зусиллями вони визначають так звану "мішень" майбутнього лікарського засобу, а саме – ті біомолекули, неправильне функціонування яких в людському організмі призводить до хвороби. Здебільшого виявляється, що такими біомолекулами є білки – ензими чи рецептори, хоча можуть бути і ліпіди, ДНК чи полісахариди. Дія ліків має бути спрямована на цю "мішень", інгібувати надто активні біохімічні процеси за їх участю, чи навпаки, активізувати недостатньо активні. Зрозуміло, що на цьому етапі бажаними є знання про загальний біохімічний механізм патологічних процесів.

А далі на сцену виходять хіміки. Вони виконують дуже складне завдання – в безмежному, без перебільшення, просторі можливих хімічних сполук вони шукають таку, яка проявляє бажану дію на мішень, іншими словами, має бажану біологічну активність. Таку сполуку називають "хітом" (від англійського hit) - очевидна аналогія з шоу-бізнесом! Однак, хімічна сполука-хіт, в більшості випадків, є поганим кандидатом на звання "лікарський засіб". Здебільшого, "хіт" є неприйнятно токсичним, може погано засвоюватись людським організмом, руйнуватись в кишково-шлунковому тракті або в тканинах, давати токсичні метаболіти. Тому "хіт" треба оптимізувати, отримати з нього сполуку з покращеними фармацевтичними характеристиками. Таку сполуку називають "лід" (англомовний термін – lead). Наступною, дуже відповідальною та недешевою стадією розробки лікарського засобу є клінічні дослідження. Спочатку для досліджень використовують "лід", але він в процесі досліджень, як правило, модифікується з метою подальшого покращення властивостей.

Паралельно хіміки-технологи вдосконалюють, спрощують та намагаються зробити якомога дешевшим процес синтезу кандидатів у лікарські засоби, та патентують необхідні матеріали. Хімічна сполука, що проходить три стадії клінічних досліджень та відповідає всім надзвичайно жорстким вимогам, що ставляться сьогодні до ліків, отримує право називатись "субстанцією" нового лікарського засобу. Велетенські зусилля, потрачені на її розробку, тепер мають шанс бути нагороджені та оцінені – фармацевтична компанія може отримати бажані доходи, а хворі люди – ефективне лікування хвороби.

Повертаючись назад до схеми, зображеної вище, можна сказати, що ХімБіоЦентр бере найактивнішу участь у всіх стадіях розробки ліків, де потрібні хіміки. Це – пошук "хітів", оптимізація "хітів" з метою отримання "лідів", подальша модифікація "лідів" для клінічних досліджень, розробка технологій промислових синтезів кандидатів у лікарські засоби. Також співробітники ХімБіоЦентру синтезують аналітичні реагенти та стандарти, що необхідні для біологічних досліджень.

Незаперечним є твердження, що всі етапи розробки лікарського засобу потребують неформального, сучасного наукового аналізу проблем та шляхів їх вирішення. Що стосується безпосередньо хіміків, то без перебільшення можна стверджувати, що якісні знання в галузі органічної, неорганічної, аналітичної, медичної хімії, стереохімії, біоорганічної хімії, фізичних методів дослідження, хімії високомолекулярних сполук та фізичної хімії є вирішальними для ефективної та успішної роботи в ХімБіоЦентрі. Великого значення набувають тут нові ідеї, нестандартні, "красиві" рішення синтетичних, аналітичних та структурних проблем, розробка нових реагентів та каталізаторів, конструювання та синтез нових типів і класів хімічних сполук, нарешті, "хімічна інтуїція". У наступному розділі ці твердження буде проілюстровано на прикладі окремих проектів та наукових розробок ХімБіоЦентру. Слід одразу відмітити, що результати наукових досліджень в ХімБіоЦентрі були високо оцінені як в Україні, так і за кордоном. Зокрема, цикл робіт "Триметилхлорсилан – перспективний конденсуючий агент" отримав престижну нагороду Національної Академії Наук України – премію А.І. Кіпріанова. Практично всі наукові досягнення центру публікуються в наукових журналах з найвищим рейтингом (імпакт-фактором) – Angewandte Chemie, Journal of the American Chemical Society, Journal of Organіc Chemistry, Synthesis, Organic Letters, Synlett, Journal of Combinatorial Chemistry, Journal of Medicinal Chemistry. Доповіді наших вчених на конференціях та симпозіумах найвищого рівня – теж непоганий доказ актуальності наукових робіт.