Суперкомпьютер для лекарств: как в Беларуси разрабатывают препараты против ВИЧ

Александр Андрианов. Фото: Дмитрий Брушко, TUT.BY

Белорусские ученые уже несколько лет с помощью суперкомпьютера ищут лекарство против ВИЧ.  Поиск пока не завершен, но определенные успехи есть. Работа ученых возглавила рейтинг научных достижений за 2015 год, составленный НАН Беларуси.

Александр Андрианов - доктор химических наук, главный научный сотрудник Института биоорганической химии НАН Беларуси. Последние несколько лет он вместе с коллегами из Объединенного института проблем информатики занимается поиском химических соединений, которые могут стать основой для препаратов против ВИЧ-1 - одного из самых опасных вирусов в мире.

Если говорить точно - ученые ищут ингибиторы, которые могут заблокировать проникновение вируса в клетку-мишень. В мире уже существует несколько десятков антиВИЧ-препаратов, но лишь два из них «не пускают» вирус в клетку. К тому же, универсального препарата, нейтрализующего все штаммы вируса, пока нет.

Александр Михайлович объясняет, что дело в высокой генетической изменчивости ВИЧ. Попав в организм, вирус быстро мутирует, и у пациента образуется множество штаммов. Иммунитет не может выработать антитела ко всем штаммам и не справляется с развитием ВИЧ-инфекции и переходом ее в стадию СПИДа.

Разработку лекарства против ВИЧ белорусские ученые начали с поиска неизменных участков вируса - своеобразных «слабых звеньев» в системе его защиты. И нашли - сразу три неизменных участка в петле V3 белка gp120 оболочки вируса, которая отвечает за его «стыковку» со здоровой клеткой.

Вирус иммунодефицита человека на поверхности заражённой клетки. Изображение: wikimedia.org

Читать полностью: http://42.tut.by/481670

Затем ученые занялись поиском молекул, которые могли бы блокировать присоединение вируса к клеткам-мишеням. Делали это не наугад, а с помощью молекулярного докинга - моделирования химических реакций на суперкомпьютере.

Одно из соединений на основе гликолипидов подошло - компьютерная модель показала, что оно может нейтрализовать вирус. Но вещество было нерастворимым - использовать его как лекарство было невозможно.

- С помощью компьютерного молекулярного моделирования мы сконструировали растворимый аналог этого вещества, - рассказывает Александр Михайлович. - Его синтезировали в нашем институте, и он успешно прошел первичные медицинские испытания в РНПЦ эпидемиологии и микробиологии. Медики показали, что он эффективен in vitro - в пробирке на культурах клеток.

Следующим шагом стал поиск более эффективных модификаций соединения - с помощью суперкомпьютера ученые предложили сразу двенадцать вариантов. Одно из соединений уже синтезировали и отправили на новое тестирование «в пробирке». Химики готовы синтезировать все 12 аналогов, но сделать это получится, если финансирование будет достаточным.

Еще одно направление в поиске лекарства против ВИЧ - компьютерный скрининг в базах данных химических соединений. Проще говоря, это поиск по информации о существующих соединениях. Ключевое «слово» для поиска - антитела с широкой вирусной нейтрализацией ВИЧ-1.

- Были обнаружены люди, которые, будучи инфицированными, живут 15 - 20 лет, а ВИЧ-инфекция у них не переходит в стадию СПИДа, - рассказывает Александр Андрианов. - У этих людей были обнаружены антитела, способные нейтрализовать более 90% различных штаммов вируса.

Синтезировать такие антитела крайне сложно и дорого. Поэтому ученые с помощью специальных математических методов провели компьютерный поиск. Нужны были небольшие молекулы, способные имитировать действие этих антител.

Удалось обнаружить 18 «кандидатов» в лекарства. Ученые протестировали их виртуально - суперкомпьютер показал эффективность найденных молекул. Правда, к тестам в пробирке пока не перешли.

- Все эти соединения коммерчески доступны. Их крайне желательно купить и проверить на антиВИЧ-активность.

Александр Михайлович уверен: благодаря мощным компьютерам и современным технологиям молекулярного моделирования создатели лекарств сейчас могут экономить миллионы.

- Чтобы найти то, что мы ищем, нужно перебрать огромное количество химических соединений. И не просто перебрать, а синтезировать их. Для этого требуется огромное время, огромные усилия, титаническая работа. Компьютерный скрининг заменяет скрининг ручной. Сотни тысяч соединений мы можем пропустить через компьютер и отобрать наиболее перспективные. А на остальные - не тратить время.

Ученый подчеркивает: эффективное лекарство против ВИЧ еще не создано. На то, чтобы проверить находки химиков и математиков, могут уйти годы.

- Некоторые могут решить, что в Беларуси уже создано лекарство и проблема решена. Это в корне не так. Компьютерное моделирование - первый этап многостадийного процесса разработки лекарственного препарата.

Каждое из потенциальных лекарств нужно будет проверить на токсичность и эффективность. Обычно препараты тестируют на животных, но с лекарством против ВИЧ так сделать не получится - у животных такой болезни нет. Поэтому после многочисленных тестов нужно будет перейти к реальным клиническим испытаниям.

В будущем ученые надеются разработать универсальный способ для поиска кандидатов в лекарства и от других болезней.

- Речь идет не только о ВИЧ, а о создании новых методов и подходов к решению этой проблемы, - объясняет Александр Михайлович. - Мы мечтаем создать автоматизированный комплекс программ, который позволил бы работать в режиме «нажал кнопку - получил потенциальное лекарство». Хочется автоматизировать этот процесс так, чтобы, имея набор исходных данных, в результате работы суперкомпьютера мы получали список структур химических соединений, которые могут быть лекарством.

Источник: vstrecha.by

Комментарии: