Компьютерное моделирование: ученый-химик разработал программу-хелпер, которая поможет искать новые лечебные свойства уже известных лекарств

Вот ключ от всех замков

Момент идеи и выпуск любого лекарственного средства разделяют годы. Впрочем, иначе и быть не может, ведь главнейший принцип фармацевтики, тесно связанный с медициной, — не навреди. Научное описание трансформируется в экспериментальное лекарство, которое после проверки в пробирках, на животных, добровольцах (и это если все проходит хорошо) попадает в аптеки. Но можно ли хотя бы немного ускорить прохождение этой цепочки? Ответ на этот вопрос дает компьютерная программа-помощник, автором которой стал ведущий научный сотрудник лаборатории биохимии лекарственных препаратов НИИ физико-химических препаратов БГУ Ярослав Фалетров. Подробности узнавала корреспондент «Р». 

Программа помогает найти новые свойства для использования уже известных лекарственных соединений.

В виртуальной плоскости дешевле 

— Ярослав Вячеславович, в чем суть вашей программы FYTdock? И откуда взялось это название?

— Уникальность разработки FYTdock (от английского Find Your Target — «найди свою мишень») заключается в том, что эта программа-помощник, созданная нашей командой химиков, помогает в организации высокопроизводительного виртуального скрининга (поиска) с использованием технологии docking. Суть в том, чтобы исследовать взаимодействия набора химических веществ с белками человека, вредных бактерий или вирусов. 

— О каких химических веществах речь?

— В моем случае — это низкомолекулярные соединения, такие как лекарства, компоненты трав. И то, как они сочетаются с теми или иными белками. Белки — важные составляющие живых организмов. Компьютер, зная состав одного и другого компонентов, подбирает наилучшие комбинации по принципу «ключ-замок». Или, иными словами, определяет, насколько «ключ» (лекарство) и «замок» (белок) подходят друг другу. Таким образом, для исследования не нужны белок в чистом виде, лекарство, оценка их взаимодействия. По крайней мере, на начальном этапе. Мы избегаем ошибок в реальности, перенося исследование в виртуальную плоскость. Сокращая таким образом не только затраты, но и время, которое могли бы на это потратить, в десятки раз. 

Обратный скрининг

— Правильно сказать, что программа в своем роде единственная?

— Виртуальный скрининг был известен задолго до того как я стал его использовать. Есть даже специальные, в том числе запатентованные, программы для докинга и масштабного (высокопроизводительного) скрининга с его помощью, которые можно скачать и установить на свой ПК. Но почти все они организованы в так называемом прямом варианте. Суть его в том, что у нас, например, есть белок, который влияет на развитие некой патологии, и набор соединений, из которых мы выбираем лучший «ключ», чтобы открыть этот «замок». Фишка же моей программы — это удобное осуществление обратного скрининга. Это когда при наличии одного лекарства («ключа») мы сверяем его с набором из сотен белков («замков»). 

— Что мы получим на выходе?

— Например, мы можем найти новые свойства для использования уже известного лекарственного соединения. Сейчас во всех фармисследованиях мира формируется достаточно важный запрос на перепрофилирование известных лекарств. Чем это хорошо? Мы знаем, как поведет себя это лекарство, как оно сочетается с другими препаратами, какие у него побочные явления. Нужно лишь выявить его новые полезные свойства. Или же, напротив, вредные, хотя это более важно на этапе создания нового лекарства.

Компьютер, зная состав одного и другого компонента, определяет, насколько «ключ» (лекарство) и «замок» (белок) подходят друг другу.

Химик и программист

— Способно ли ваше исследование помочь если не в разработке нового, то хотя бы в перепрофилировании известного лекарства от самой большой нынешней проблемы — коронавируса?

— Без сомнения. Приведу пример. Есть, скажем, такой препарат как кверцитин (входит в состав аскорутина), который, согласно некоторым исследованиям, подавляет активность главной коронавирусной протеазы (белка, нужного для его размножения). Согласитесь, как было бы просто, если бы препарат работал! Выпил аскорутин с аскорбиновой кислотой — и на шаг ближе к выздоровлению. Так вот расчеты, кстати, с помощью моей программы показали, что кверцитин также хорошо связывается с некоторыми другими белками коронавируса. А это дает идею, с чего начать поиск более удачных «ключей» для этих «замков». К слову, учеными всего мира собран банк данных о белках, в том числе более полутысячи белков коронавируса людей и животных. Банк находится в открытом доступе. Планирую и в дальнейшем проводить расчеты с тем, чтобы выявить потенциальные лекарства от коронавируса, ведь иммунологи говорят о возможной скорой второй волне этого заболевания. 

— Вы химик-фармацевт, выпускник БГУ. Как вышло, что вы написали компьютерную программу? И, на ваш взгляд, в идеале это должен быть симбиоз двух специалистов или химик должен уметь все?

— Моя программа помогает обработать и проанализировать большое количество информации. Да, в силу того что я не профи в программировании, выполнена она просто и незатейливо. Программист способен воплотить эту идею более изящно. Но вот объяснить ему суть работы могло бы быть очень проблематично. Кроме этого, подобное сотрудничество, как правило, требует финансирования. Возможно, в будущем такая кооперация состоится. С другой стороны, сейчас все самое интересное делается на стыке наук. И эта тенденция будет продолжаться. А значит, наличие знаний в области информатики важно и химику. Компьютерные технологии плотно входят в нашу область исследований. Так что по-другому не получится.

— Что в дальнейшем?

— Немного доработаю интерфейс. На этом этапе, кстати, пригодилась бы и помощь профи, ведь здорово, когда программа оснащена всплывающими окнами, подсказывает пользователю, в каком направлении двигаться. Кроме того, готовлю публикацию в научном журнале. А вот патентовать разработку не планирую. В данном случае игра не стоит свеч — это слишком долгий, дорогой и сложный процесс. К тому же приятно, что с помощью моей программы коллеги получат доступный инструмент, который сделает часть их расчетов более комфортной, позволит найти идеи для дальнейших экспериментальных исследований. 

arteaga@sb.by 

Полная перепечатка текста и фотографий запрещена. Частичное цитирование разрешено при наличии гиперссылки.
Заметили ошибку? Пожалуйста, выделите её и нажмите Ctrl+Enter
Фото: Алексей ВЯЗМИТИНОВ