"Синхротрон нужен только ученым? - Конечно, нет"
21.03.2022
"Синхротрон нужен только ученым? - Конечно, нет"
О том, каким образом результаты исследований на СКИФ могут войти в каждый дом, рассказывает Владимир Коваль, к.х.н., заместитель директора Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН по научной работе, руководитель Объединенного центра геномных, протеомных и метаболомных исследований ИХБФМ СО РАН.
Большая часть наших знаний о природе живого — это знания о белках. Ведь белки — жизнь и способ существования любого тела. Они являются основным строительным материалом для клетки и выполняют огромное число функций — структурную, регуляторную, ферментативную, рецепторную и другие.
Если в клетке нужно что-то подавить или наоборот активировать, то есть воздействовать на жизненный цикл клетки или паразита клетки (бактерий и вирусов), то необходимо знать устройство клетки — координаты ее атомов. Теперь посмотрим на размеры. Длина химической связей — ангстрем или полтора ангстрема, весь белок – доли нанометров, десятки нанометров, то есть все очень небольшое. Структурная биология занимается получением координатов каждого атома или, по-другому, 3D-структур биологических молекул.
Как это сделать? Есть разные способы. Например, с помощью классической рентгеновской трубки. К сожалению, она обладает очень маленькой энергией, поэтому определение структуры будет занимать несколько месяцев. А кристалл белка живет от силы сутки, двое, неделю.
Самый продвинутый способ определения 3D-структур – синхротронные исследования. Во-первых, они позволяют провести исследование кристаллов за минуты. Во-вторых, дают возможность серийной съемки сотен кристаллов. Каждый из «снимков» может быть несовершенным, но компьютер наложит структуры друг на друга и получится полная картина. Это позволяют сделать синхротроны 4-го поколения, которые обладают очень компактными пучками и высокой когерентностью. У нас в России такого инструмента не было примерно никогда. И когда появится СКИФ, он откроет невиданные ранее горизонты для отечественных исследователей, биотехнологических и фармацевтических компаний.
В современности на знаниях о белковых структурах построена вся фармацевтика.
По данным Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США за период 2010-2016 гг из 210 лекарств, которые были разрешены к использованию, 184 были получены с помощью знаний о структуре. Это противораковые, противовирусные, эндокринологические и сердечно-сосудистые препараты. Этот результат — в чистом виде заслуга мировых центров синхротронного излучения. Благодаря синхротронному излучению создали лекарство против вирусного гепатита С (Боцепревир (Victrelis)). А ведь еще десять лет назад заболевание было приговором.
Возьмем совсем свежий пример. Мы помним март 2020 года, когда мы впервые услышали термин "ковид", а уже к декабрю этого же года с помощью синхротронного излучения была получена его структура. В 2021 году было создано несколько препаратов, позволяющих ингибировать вирусные частицы. Это фантастическая скорость. Так, препарат против коронавируса "Паксловид" сейчас проходит клинические испытания в России. В большинстве стран мира он показал умопомрачительную эффективность. Лекарство переводит тяжелое заболевание в состояние легких простудных проявлений.
Это ответ на вопрос: "Синхротрон нужен только ученым?" Конечно, нет.
Кстати, сейчас уже известна 3D -структура штамма "омикрон", хотя про него мы услышали только в ноябре 2021 года.
Такие установки, как СКИФ, строятся на несколько десятилетий, поэтому не стоит бояться, что ко времени появления СКИФ во всем мире уже будут источники такого же поколения. Это не лабораторная центрифуга, которую можно менять раз в полгода.
Раньше ничего не стоило взять кристалл и поехать в Германию, Францию, да в любую страну и проводить исследования. Швеция, мягко говоря, не очень большая страна, у них 2 синхротрона. Великобритания по населению в 2 раза меньше России, у них 4 синхротрона. Но есть задачи, которые нельзя решать за пределами Российской Федерации. Тем более теперь.
Мы пока еще слабо себе представляем, какой рывок и какой импульс развитию города даст СКИФ. Это будет центр притяжения умов. И Новосибирск, помимо всего прочего, получит огромное паблисити.
