Новости

Уральские мужчины придерживаются творческого подхода в решении мобильных вопросов.

Есть и «зеленый подарок»: область выделила средства на завершение строительства очистных сооружений.

Власти Кудымкара пока не знают, как будут обеспечивать жителей питьевой водой на время отключения водоснабжения.

Подрядчика для ремонта крыши определит аукцион.

Испекут блины, посоревнуются, поздравят мужчин с 23 февраля.

Вместо 12 месяцев на посту парень может провести два года на нарах.

На базе местного НИИ травматологии и ортопедии планируется открыть еще один нано-центр.

Найден таксист, который превратил своего пассажира в Шрека.

В Омской области неизвестный своим автомобилем травмировал женщину.

Loading...

Loading...




Реклама от YouDo
Свежий номер
newspaper
Каким станет выступление ХК «Трактор» в плей-офф сезона 2016 – 2017?





Результаты опроса

По ту сторону монитора - Вселенная в башмачке Золушки

11.06.2014
В гостях у научной странички Mediazavod диссидент от химического факультета ЧелГУ, ученый, чья область интересов выходит за пределы человеческого разума, а индекс Хирша – один из самых высоких в Южно-Уральском государственном медицинском университете – Владимир Потемкин.

В гостях у научной странички Mediazavod диссидент от химического факультета ЧелГУ, ученый, чья область интересов выходит за пределы человеческого разума, а индекс Хирша – один из самых высоких в Южно-Уральском государственном медицинском университете – Владимир Потемкин.

Владимир Потемкин вот уже пять лет преподает органическую и неорганическую химию на фармацевтическом факультете ЮУГМУ. В свободное от преподавания время, в крошечном кабинете на девятом этаже на нескольких старых компьютерах он выполняет расчеты, которые связывают структуру и свойства лекарственных молекул. Эти молекулы подвешены в темном пространстве по ту сторону монитора, окруженные призрачными атомами виртуального рецептора. Клик мыши запускает специальные программы – и по экрану бежит матрица чисел. Наш корреспондент встретился с создателем правил, по которым работает этот виртуальный мир – мир цифр, атомов и неумолимой физики.

МЗ: Как вы решили стать химиком?

ВП: В школе была великолепная учительница химии – многие после ее уроков пошли на химические специальности. Было два варианта – либо филология, либо химия, потому что по литературе тоже была великолепная учительница. Но потом подумал, что если стану химиком, никто мне не запретит книжки читать. А вот филолога в лабораторию не пустят. После школы поступил на физический факультет ЧелГУ, на химическое отделение.

МЗ: Как складывалась Ваша научная карьера?

ВП: Еще будучи студентом, увлекся компьютерной химией. После армии устроился работать ассистентом в ЧелГУ. С 1987 года начал публиковаться. Когда накопилось достаточное количество публикаций, мы стали получать гранты, ездить на конференции, в том числе международные. Объездили с Марией Александровной всю Европу, были в США.

МЗ: И что Вы там представили – какие достижения?

ВП: По большей части мы представляли достижения в области прогноза биологической активности и дизайна новых лекарств in silico, т.е. на компьютерах. Мы создаем новые лекарства, прогнозируем биологическую активность, к примеру, противовоспалительных, противотуберкулезных, противоопухолевых препаратов. Затем эти молекулы можно синтезировать, провести биологическое тестирование. Если все успешно, то запускать в производство.

МЗ: То есть Вы придумываете лекарства, которых еще нет в природе?

ВП: В общем да. Это направление молекулярного дизайна. Существует еще направление молекулярного скрининга – когда с помощью специальных программ мы анализируем список уже имеющихся веществ, биологическую активность которых никто не проверял. В мире ежегодно синтезируются миллионы новых соединений! А проверять биологическую активность – дорогой эксперимент. Проще сначала предположить на компьютере.

Мы можем провести скрининг тысячи соединений, из них выделить десять, предположительно активных. Таким образом, эксперимент нужно провести в сто раз меньшее количество раз. При предсказательной способности модели 90 процентов, из десяти отобранных нами соединений девять будут действительно активными.

Однако связь с природой все-таки сохраняется. Любое лекарство на ферменте заменяет ту молекулу из природы, которая там должна бывать. Нам нужно конкурировать с природной молекулой, к примеру с адреналином. Нашли хороший конкурент адреналину - спасли многих гипертоников.

МЗ: Ваши научные публикации тоже касались компьютерного моделирования?

ВП: Да, все, что я делаю, связано с компьютерами. К сожалению, у нас нет хорошего оборудования для проведения экспериментальных химических работ, поэтому я в свое время выбрал компьютер. Публикации охватывают широкий круг вопросов - это прогноз физико-химических свойств, реакционной способности, рассмотрение электронной структуры, квантовые исследования. Иностранцы обычно с удивлением на это смотрят, у них все узко работают. А у нас теоретиков немного, и это теоретики широкого профиля. Приходят люди, говорят, посчитайте нам то-то. Мы отвечаем, мол, никогда такое не считали. А они говорят, ну вы же теоретики. И мы считаем.

МЗ: Над какими научными проблемами Вы работаете сейчас, и как продвигаются Ваши исследования?

ВП: Сейчас идет широкий спектр работ – прогноз биологической активности, анализ электронной структуры, прогноз свойств – температур плавления, растворимости, кислотности, конечная цель - создание веществ с заданными свойствами. Одну из последних работ мы делали совместно с Йельским университетом по изучению экотоксичности. Удалось разобраться с механизмом токсичности, выяснить, как вещества из водоема проникают в организм рыбы (эти соединения токсичны для рыбы, но не токсичны для человека), как они потом метаболизируются.

До этого тоже была интересная работа – мы уточнили механизм ингибирования десятого (Xa) фактора – белка, участвующего в каскаде свертывания крови. До этого считалось, что существует один механизм действия. Нам удалось открыть еще два механизма, связанных с двумя дополнительными сайтами связывания. Это расширило список потенциальных лекарств.

Относительно недавно придумали ряд логистических моделей, которые хорошо воспроизводят физико-химические свойства, такие, как температуры плавления, кипения, растворимость в воде, константы кислотности, основности. Они дают существенно лучший результат по точности, чем более ранние модели.

Сейчас все продвигается немножко хуже, чем раньше. Со времен кризиса 2008 года финансирование наших исследований изменилось в худшую сторону. Гранты мы уже четыре года не получаем. Нет возможности выезжать на конференции, а конференции – это обмен опытом. Можно у автора тут же расспросить все подробности, потому что у статьи не спросишь. Парк техники у нас сейчас довольно старый.

МЗ: Почему же вы не получаете гранты?

ВП: Изменилась система финансирования – гранты стали крупнее, но количество их меньше. Вероятность заработать почти никакая. Есть такие слоны, как МГУ, МФТИ, Институт Курчатова – нам с ними никак не тягаться.

МЗ: Может быть, какие-то фармацевтические предприятия могли бы заинтересоваться Вашими исследованиями?

ВП: Здесь ситуация тоже сложная. Фармацевтическая промышленность у нас в стране практически отсутствует. То, что делается, - это в основном перепаковка лекарств, которые приходит из-за рубежа. Поэтому фармацевтические предприятия лекарствами не интересуются – их больше интересует картон, в который они упаковывают.

МЗ: А вдруг нам станут приходить плохие лекарства?

ВП: На самом деле, опасность такая есть. Разработка лекарства состоит из нескольких последовательных этапов. Мы спрогнозировали, органики синтезировали, отдали на тестирование в какую-нибудь компанию. Там проходят испытания на клеточных культурах или на ферментах – in vitro. На этой стадии отсеиваются 90 процентов соединений как неактивные. Затем биологическая активность потенциальных лекарств исследуется in vivo – на лабораторных животных, чаще всего, на крысах. На этой стадии снова выбраковывается часть лекарств – как неактивные или небезопасные – при наличии побочных эффектов. Затем проводится исследование на приматах – и снова частичное отсеивание. Только после этого соединение может быть допущено до клинических испытаний. Затем в случае успешного завершения – разработка технологии и производство.

Все эти стадии очень дорогие. На одно испытание одного лекарства уходит до нескольких миллионов долларов, на полный цикл испытаний одного лекарства - до миллиарда. Но фармация – рентабельная область, и в течение года это все обычно окупается. И вот представьте: все эти стадии лекарство прошло, а в клинических испытаниях на людях дало какие-то аллергические или токсические реакции. Всё. Если это в Европе, Евросоюз запрещает лекарство. Компании – они же потратили деньги – продают в Индию и Китай – там не запрещено. А Индия и Китай продают нам. Если вы обращали внимание – бывает, препарат рекламируется какое-то время, а потом реклама исчезает. Это уже когда у нас хватаются за голову - чего купили! - и запрещают.

МЗ: Следите ли Вы за исследованиями в области компьютерного моделирования в мире? Где они проводятся?

ВП: Конечно, следим, хотя следить сейчас стало сложнее. На конференциях, как я уже сказал, мы уже давно не были. Полный текст реферата стоит 30-40 долларов. 10 рефератов – это уже 400 долларов, а 10 рефератов – это совсем немного. Центров компьютерной химии достаточно – в Мюнхене, в Баварии, в Лейпциге, несколько центров в Великобритании, довольно много в США. США вообще объявили себя мировой лабораторией, и они это реализуют.

МЗ: В свое время вы произвели фурор на одной из Европейских конференций (http://un.csu.ru/gazeta/61/1054_1.html). Напомните, что там было.

ВП: Тогда мы представляли наш метод BiS – Biological Substrate Search, новую систему трехмерного и четырехмерного QSAR-моделирования, не имеющую аналогов в мире.

Как известно, органические соединения могут находиться в нескольких возможных конформациях, это обычно связано с вращением частей молекулы вокруг углерод-углеродных связей. Биологическая активность конформеров не одинакова. Алгоритм BiS позволяет найти самые активные конформационные состояния интересующей молекулы, а также учитывает динамику конформера во времени. Это циклический алгоритм, который начинается с ввода структур и построения виртуального рецептора. Затем происходит «подстройка» (adjustment) каждой из структур к псевдоатомам виртуального рецептора, расчет энергий и сил взаимодействий между молекулой лекарства и участками псевдорецептора. Конечной целью является установление правила связи и представление биологической активности как функции энергий и сил.

Сейчас уже существует алгоритм CiS, который расшифровывается как Cinderella’s Shoe – башмачок Золушки. При его разработке мы опирались на принцип комплементарности - пространственного и химического соответствия. Лекарственное соединение должно встраиваться в фермент, как ножка в башмачок Золушки. Если принцип комплементарности выполняется, молекула будет эффективной. Алгоритм CiS осуществляет перебор лекарств, которые максимально подходят под этот «башмачок», то есть под рецептор.

МЗ: То есть Вы знаете, куда и какую молекулу поставить, чтобы получить те или иные свойства лекарственного препарата?

ВП: Ну в основном да.

МЗ: Какие лекарства Вы уже придумали, для каких болезней?

ВП: Немножко опасаюсь об этом говорить. Как только говорили такое, начинались звонки в стиле «У меня мама с раком, не могли бы вы ей дать лекарство?» У нас нет этих лекарств на руках, и мы не имеем права их прописывать, мы же не врачи, а химики. Мы изучали противоопухолевые препараты, которые, кстати, в 10 раз эффективнее, чем применяющиеся в настоящее время.

МЗ: Какие-то из Ваших исследований послужили толчком для серийного выпуска лекарств?

ВП: А вот этого мы не знаем. К сожалению, мы не можем патентовать лекарства, так как у нас нет тестовой базы. Мы можем дать прогноз, но само лекарство находится в руках фармацевтической компании.

МЗ: Расскажите о вашем сотрудничестве с Институтом органического синтеза в Екатеринбурге?

ВП: Несколько лет назад мы выполняли для них прогноз реакционной способности органических соединений, и составляли рекомендации по путям синтеза. В ряде случаев объясняли механизмы процессов, решали фундаментальные проблемы. Фундаментальные проблемы, может быть, не так интересуют потребителя, хотя с моей точки это наиболее интересно. Я вспоминаю слова Герца, когда он открыл электромагнитные волны. Журналисты спросили его «А где-то в хозяйстве это можно будет использовать?» Он ответил: «Конечно, нет, просто было интересно». А теперь электромагнитные волны используются на каждом шагу – сотовые телефоны, телевидение, радио.

Когда Лэнгмюр получил Нобелевскую премию, его приняли на работу в General Electric, дали лабораторию и сказали: «Ты здесь занимаешься тем, чем хочешь, а вокруг будет штат, который будет думать, как это приспособить к нашим проблемам». Ртутные и галогеновые лампы созданы на основе его исследований – он даже и не думал, что вот эти газовые разряды, которые приводят к свечению, можно использовать.

Вся наука – это хорошее воображение. Задача в том, чтобы перевести придуманное на язык математики.

МЗ: Что Вы считаете своим лучшим достижением?

ВП: Я надеюсь, лучшие достижения еще впереди. А пока мои достижения – это мои ученики, вот например, Мария Александровна Гришина.

МЗ: Расскажите о Ваших творческих интересах? Я вижу, у Вас тут гитара…

ВП: Музыка, книги, театр, кинематограф. Я сам играю на гитаре в роковом стиле. У нас небольшая группа.

МЗ: Как вы считаете, чего не хватает при воспитании современной молодежи? Вы же наблюдаете, находитесь в этой среде.

ВП: Мотивации не хватает. Человек развивается, когда у него есть какая-то цель. Заработать много денег – тоже хорошая цель. Построить карьеру, заполучить красивую девушку, заслужить уважение – вполне годные цели. Но в современном обществе они как будто стерты. То есть люди вот здесь учатся – они часто не знают, зачем они учатся. Карьера часто не зависит от того, как ты здесь отучился, а зависит от того, какие у тебя родственники. И я не могу пообещать своим студентам, что если они будут хорошо учиться, то станут директорами фармфирмы. Потому что это будет ложью.

МЗ: Любимое изречение?

ВП: Я не волшебник, я только учусь.

Интервью вела Римма Галимханова

постобработка Анна Кныш

Комментарии
Володя, я с первого курса знала, что ты способен на выдающиеся достижения. Горжусь. Успехов тебе - и немножко удачи на стадии внедрения,хотя для этого, конечно, должно произойти чудо всероссийского масштаба. Но порой чудеса происходят и у тех, кто только учится на волшебника, а ты уже далеко продвинулся в этом направлении!
А.И.
11.06.2014 17:36:47