Уфимские физики разработали метод доставки лекарства прямо к клеткам

Физики Башкирии, разработавшие уникальный для страны метод исследования молекул, рассчитывают, что их фундаментальный труд пригодится для таких современных наук, как молекулярная медицина, квантовой биологии или молекулярной генетики. Например, при «доставке» лекарств напрямую в митохондрии, составляющие клетки любого организма.

- Связано это с тем, что биологи в своих исследованиях вплотную подошли к тому, чтобы описывать процессы в живых клетках на уровне отдельных молекул, - рассказал директор института физики, молекул и кристаллов Уфимского федерального исследовательского центра РАН, доктор физико-математических наук Станислав Пшеничнюк. - А процессы, происходящие с молекулами, это процессы микромира, то есть они описываются квантовыми законами, законами квантовой механики. Это существенная область исследования физики, поэтому возникает такое понятие как квантовая биология. Это уровень персонифицированной медицины и доставки лекарства строго по адресу. Когда мы говорим о приложении результатов исследований института физики, мы как раз имеем ввиду приложение в смежных областях знаний, то есть в других науках. В первую очередь, мне кажется, результаты нашего метода очень важны для направления биологических исследований.

- В далеком будущем?

- Необязательно. Сейчас настолько быстро все развивается... Еще лет двадцать назад мы не подозревали о том, что у нас будет в теперешнее время. Предсказать сроки очень сложно.

- А молекулярная электроника существует на самом деле или это фантастика?

- Молекулярная электроника - это тоже очень близкая область для наших исследований. Это наука опять-таки о том, как ведут себя отдельные молекулы в условиях протекания через них электрического тока, что связано с движением заряженных частиц - электронов. А наш метод как раз позволяет исследовать элементарную химическую реакцию, когда одна молекула встречается с одним электроном.

- А насколько реальна органическая электроника?

- Органическая электроника построена именно на молекулах, из которых состоят живые организмы, и она реально будет существовать. Один из ярких примеров - исследование молекулярных моторов. Совсем недавно за эти исследования была присуждена нобелевская премия Бену Феринга. Перспективы очень интересные. Молекулярный мотор - это отдельная молекула, в которой существует движущаяся, вращающаяся часть. И на их основе можно делать устройства, которые двигаясь по кровеносному руслу, доставят ту же молекулу лекарств в нужную часть организма. Эти устройства управляемые, в том числе управляемые электронами. То есть внутренние вращения в молекулах инициируются захватом дополнительного электрона.

По словам г-на Пшеничнюка, в уфимском институте физики, как и «развивают уникальное в пределах России направление, которое связано с исследованием простейшей реакции взаимодействия одного электрона и одной молекулы».

- Сам метод для исследования этого процесса зародился в 60-х годах прошлого века в Уфе усилиями Виктора Ивановича Хвостенко, - рассказывает Станислав Анатольевич. - Этот метод существенно экспериментальный и на данный момент в России больше не существует групп, которые используют его для исследований. Но это не значит, что метод непопулярный, потому что в мире работает около 20 лабораторий, которые действуют в этом направлении. И результаты там очень востребованы. Я уже упоминал, что свои результаты мы пытаемся применить в области молекулярной биологии. Для западных ученых есть очень популярное направление, связанное с исследованием так называемых молекул радиосенсибилизаторов. Это вещества, которые используются при лучевой терапии опухолевых тканей. Это популярнейшая область, социально-значимые заболевания. Роль данных веществ состоит в том, что они впрыскиваются в область злокачественного образования, затем производится облучение.

- То есть влияние не на весь организм, а на конкретную точечную опухоль?

- Да. И работа этих лекарств зависит от того, как они взаимодействуют с избыточным электроном. Именно это исследуется нашим методом, но этим вопросом занимаются и наши коллеги на западе. Это популярнейшая область и очень многие группы в нее вовлечены.

Любопытно, что приборам, на которых работают уфимские ученые, 40 с небольшим лет. Станислав Пшеничнюк называет это оборудование «уникальным», поскольку на западе срок службы подобных приборов - пять лет.

- Наши приборы исчерпали свой ресурс восьмикратно, - сетует он. - Но поскольку известно, что в Советском Союзе все делалось с десятикратным запасом прочности, то мы со страхом ожидаем пятидесятилетнего юбилея нашего оборудования. И при этом наши результаты не только конкурентоспособны по сравнению с разработками западных коллег, но иногда и более продвинутые. То есть несмотря на наше старое оборудование, низкое финансирование, результаты уфимских ученых все-таки мирового уровня, и они ценятся.

- То есть проблема нынешних ученых в том, что на них экономят?

- На оборудовании - безусловно. Недавно президент Академии наук, академик Александр Сергеев заявил, что на обновление научного парка академических институтов при нынешних темпах закупки нового оборудования понадобится 100 лет. Экспериментальная наука без оборудования, конечно, не может. И с этой проблемой ученые справиться сами не в состоянии.

Кроме того, по словам Станислава Анатольевича, «чиновники, которые сегодня управляют наукой, ждут от фундаментальной науки сиюминутного результата».

- Рассуждают они с их точки зрения очевидным образом. Говорят, вы же сами рассказываете о том, как важны ваши результаты, что они могут быть необходимы для медицины, фармацевтики, значит вы можете разработать какую-то продукцию на основе своих результатов и наладить выпуск этой продукции, и даже ее продажи. Но это в принципе невозможно в той области, которая относится к фундаментальным исследованиям.

- Наверное, человек никогда бы не полетел в космос, если бы не было фундаментальной науки?

- В конце концов да. Все достижения, которыми мы пользуемся в настоящее время, основаны на результатах фундаментальных исследований. Западная наука работает по-другому - там и государство и создаются условия, когда малый бизнес вкладывает свои средства в науку. В России в последние 20-25 лет фундаментальная наука находится в некоторой тени. Во времена Советского Союза существовало большое количество телепередач, в которых на научно-популярном уровне ведущие ученые с мировыми именами излагали проблемы науки для населения. Существовало большое количество научно-популярной литературы. Все, наверное, помнят магазины «Академкниги», где за символическую плату можно было в любой области почувствовать себя специалистом. А сейчас этого нет. И мы, конечно, должны донести до людей, которые далеки от научных исследований, наши мысли, идеи, проблемы.

По мнению г-на Пшеничнюка, фундаментальная наука - это исследования, связанные с получением новых сведений о природе, о природных явлениях.

- То есть то, что пришло непонятно откуда, - говорит он. - Чем больше ученые занимаются наукой, тем больше понимают, как сложно мироздание. Мысль, что есть великий создатель иногда приходит в голову. Тот же человеческий организм настолько сложен, что просто невозможно, наверное, чтобы он получился сам собой.