Вопрос, чем лечить пациентов с коронавирусом, все еще открыт. В России взяли на вооружение, как сообщается, первый препарат против SARS-CoV-2, но по факту это доработанный аналог японского лекарства для тяжелых форм гриппа. Для противостояния COVID-19 используются и противомалярийный гидроксихлорохин, и ремдесивир, разработанный в свое время для борьбы с вирусом Эбола. К сожалению, их эффективность применительно к новой инфекции оставляет желать лучшего. Неудивительно, что силы многих исследователей по всему миру брошены на поиск прицельного антикоронавирусного средства. Вносят свою лепту в эту работу и наши ученые. Подробностями делится руководитель проекта — директор Объединенного института проблем информатики НАН Беларуси Александр Тузиков.
С дальним прицелом
В создании лекарств есть ближняя и дальняя перспектива. Обычно они разрабатываются под конкретные заболевания, и это непростой, длительный, дорогостоящий процесс. Но когда возникают чрезвычайные ситуации, подобные нынешней пандемии, естественный подход — подобрать варианты из уже существующих препаратов. В последние месяцы было немало новостей от разных исследовательских групп, предлагающих использовать для лечения COVID-19 не только известные противовирусные, но также антипаразитарные и даже гормональные средства. Не значит, что они хорошо подойдут для новой роли, ведь изначально созданы для терапии других заболеваний. Но когда нужно срочно решать вопрос с лечением и необходимы хоть какие-то препараты, это выход.— Дело в том, что лекарство — это не просто некое химическое соединение, которое оказывает нейтрализующее воздействие, скажем, на бактерии и вирусы. Важно, что оно прошло также длительный процесс проверки полезных свойств, соответствует многим требованиям, в том числе безопасности, имеет минимальные побочные эффекты. Поэтому в экстренные моменты поиск среди уже известных препаратов, которые прошли клинические испытания, — самый быстрый путь. За последнее время было проведено большое количество таких исследований, опубликовано много статей. Но на сегодня препаратов, нацеленных именно против SARS-CoV-2, нет. И мы как раз занимаемся их созданием, а это вопрос долгосрочной перспективы, — вводит в курс дела Александр Тузиков.
В исследовательскую группу входят сотрудники лаборатории математической кибернетики ОИПИ НАН, которой руководит наш собеседник, а также представители Института биоорганической химии НАН доктор химических наук Александр Андрианов и кандидат химических наук Юрий Корноушенко. Такой альянс неслучаен.
Значительную роль в создании новых лекарств сейчас играет компьютерное моделирование, компьютерный поиск соединений, которые потенциально могут стать эффективными лекарствами против данного коронавируса, и уже затем — их проверка на практике.
Пять претендентов
Объединенная команда приступила к работе еще в феврале. К тому времени как раз появились публикации, касающиеся изучения разных аспектов нового коронавируса. Был раскрыт его геном, появилась информация о некоторых белках вируса, жизненно важных для его развития, размножения внутри организма.— В конце февраля в международном открытом банке данных были опубликованы трехмерные структуры некоторых белков нового коронавируса. И эта информация явилась исходной для нашего исследования. Мы могли взять трехмерную структуру и начать работу по поиску химических соединений, которые будут блокировать важные для жизнедеятельности этого белка участки. Уже к концу марта мы получили первые результаты, — рассказывает Александр Васильевич.
Работа специалистов по биоинформатике и компьютерному моделированию помогла провести этот важный начальный этап по подбору наиболее подходящих веществ для создания лекарства за очень короткое время: вручную такой перебор занял бы годы.
Ведь база данных химических соединений, с которой работали наши ученые, насчитывает более 200 млн вариантов!
— Наша команда использовала возможности мощных компьютеров для просмотра этой базы и обнаружения тех соединений, которые отвечают требованиям к лекарствам: имеют небольшую молекулярную массу, обладают определенной растворимостью и так далее. В результате скрининга такие варианты были отобраны. А затем к ним были применены такие процедуры, как молекулярный докинг, квантово-химические расчеты и молекулярная динамика, требующие много компьютерных ресурсов, для того чтобы отобрать те молекулы, которые блокируют конкретные цели в данном белке и его размножение. В итоге найдены 5 соединений, обладающих нужными свойствами, — удивляет руководитель проекта.
Пример взаимодействия одного из полученных соединений с целевым белком коронавируса.Глобальная задача
Научный мир на пандемию COVID-19 отреагировал быстро. Уже в январе в Европе был объявлен конкурс проектов, связанных с коронавирусом, — в области диагностики, создания лекарств, вакцин… На реализацию 18 лучших из них выделены 48 млн евро. 20 мая объявлен новый конкурс с финансированием 122 млн евро. Огромные ресурсы в это направление вкладывают также США, Китай, Россия и другие страны.— Человечество понимает, что это сильная угроза и она не последняя. Нужны технологии, которые позволят быстро отвечать на подобные вызовы.
Человечеству нужны новые технологии для быстрого создания лекарств.Пандемия показала, что человечество, к сожалению, не готово оперативно справляться с биологическими угрозами. Поэтому необходимы новые отработанные подходы для быстрого создания эффективных лекарств.
Компьютерные методы позволяют оптимизировать часть процесса. Другой альтернативы для быстрой разработки нет, — уверен Александр Тузиков.
Работу белорусская команда выполняла по своей инициативе в рамках программ фундаментальных исследований, которые сегодня идут в НАН. Сейчас необходим следующий этап — совместный проект с химиками, медиками для проверки результатов на практике. Такая заявка уже подана рабочей группе по противодействию коронавирусу, созданной в НАН.
vasilishina@sb.by
