Наука без каникул и секреты создания лекарств с помощью ИИ

Специалисты в области медицинской химии, биоинформатики и IT-технологий из ведущих научно-исследовательских центров страны приехали в Тольятти в качестве членов государственной экзаменационной комиссии, чтобы оценить качество дипломных работ выпускников института машиностроения, химии и энергетики ТГУ. Но, помимо экзаменационной работы, эксперты подготовили для университетского сообщества серию открытых лекций о настоящем и будущем мировой индустрии создания лекарств.

ИИ на службе у фармакологов

Академик Российской академии наук Владимир Поройков, заведующий лабораторией структурно-функционального конструирования лекарств НИИ биомедицинской химии имени В. Н. Ореховича, рассказал о том, как искусственный интеллект помогает учёным преодолевать колоссальные объёмы рутины. Эксперт сравнил классическое машинное обучение с возможностями нейросетей нового поколения и представил уникальную отечественную платформу «Way2Drug 3.0». Эта цифровая среда объединяет опыт исследователей и вычислительные мощности, позволяя проектировать эффективные и безопасные персонализированные лекарства в разы быстрее, чем это делалось раньше.

– Перед приездом сюда я решил познакомиться детально, что собой представляет медицинская химия и фармакология в Тольяттинском госуниверситете, – рассказал после семинара Владимир Поройков. – Задал соответствующий вопрос искусственному интеллекту – и мне в качестве ответа был представлен отчёт на 17 страницах! В прошлом году на меня произвели впечатление доклад руководителя вашего центра медицинской химии Александра Бунева в университете «Сириус» и те возможности, которые есть в ТГУ для тестирования на клеточных культурах самых разнообразных химических соединений, направленных на создание новых лекарств. Мне стало интересно приехать в Тольятти. Поэтому, когда меня пригласили в качестве председателя государственной экзаменационной комиссии, я согласился, хотя должен сказать, что выбор стоял между ТГУ и «Сириусом». Основное сотрудничество, думаю, у нас впереди, поскольку наше знакомство относительно недавнее. Но, безусловно, потенциал для такого сотрудничества есть. Отрадно, что люди узнают лучше о том, что стоит делать в той области, в которой я работаю уже более 30 лет. Делиться знаниями – это обязанность, которую мы взяли когда-то на себя, начав заниматься наукой.

Лечить организм, а не только симптом

Острой темой семинара стал баланс между точечным воздействием на болезнь и лечением всего организма. Константин Балакин, заведующий лабораторией ИИ в области живых систем МФТИ и руководитель направления разработки инновационных препаратов НИИ «ХимРар», заставил аудиторию по-новому взглянуть на философию создания лекарств. Он объяснил, почему популярный сегодня мишень-ориентированный подход («одна мишень – одно лекарство») отлично справляется с острыми состояниями, но пасует перед сложными хроническими заболеваниями. По мнению лектора, увлечение таргетным принципом «одна мишень – одно лекарство» во многом стимулируется транснациональными фармацевтическими корпорациями. «Большой фарме» выгодно создавать и продавать сверхдорогие препараты, которые, однако, на практике не устраняют саму болезнь. По сути, такие вещества являются не полноценным лечением, а лишь временным «средством воздействия».

В качестве альтернативы Константин Балакин обозначил холистический подход, который рассматривает организм как единую систему и направлен на восстановление его общего баланса (гомеостаза). Учёный сопоставил плюсы и минусы обоих методов.

• Таргетные препараты незаменимы при острых, критических состояниях, так как способны быстро снять тяжёлые симптомы. При этом они крайне дороги и саму болезнь не излечивают.
• Холистические методы (комплексная терапия всего организма, изменение условий его существования) способны довести пациента до полной ремиссии и стоят недорого, но требуют много времени и малоэффективны на критических стадиях.

Докладчик подчеркнул, что эти подходы не должны конкурировать: будущее за гибридным, взаимодополняющим лечением, где таргетная терапия купирует кризис, а холистическая – возвращает организму здоровье.

– Я впервые узнал о центре медицинской химии ТГУ меньше двух лет назад, – рассказал Константин Балакин. – Был в тот момент в «Сириусе» в жюри одного молодёжного мероприятия, где талантливые ребята со всей страны представляли доклады по достижениям своих групп. И было настоящее удивление, когда выступил один молодой человек из ТГУ, его зовут Андрей Кудинов. Он был на голову выше своих сверстников, демонстрировал навыки зрелого профессионала и очень интересные, современные работы. Жюри, конечно, присудило ему заслуженное первое место, а я к тому же передал привет директору центра Александру Буневу. Александр Сиясатович через некоторое время со мной связался, и так началось наше профессиональное знакомство, которое очень успешно развивается. Для меня и для многих центр медицинской химии ТГУ – удивителен. В настоящее время в России это, пожалуй, пусть пока ещё и небольшое, но самое современное высокотехнологичное учреждение своего профиля. Здесь есть три ключевых группы технологий, которые нигде в стране в интегральной целостности больше не представлены. Прежде всего, это компьютерный скрининг – возможность при помощи современных суперкомпьютеров спрогнозировать и нарисовать структуру будущего лекарства. Дальше эти сложные структуры можем синтезировать – здесь возможен реальный химический синтез. И, наконец, биологические испытания найденных соединений на релевантных, самых современных биологических моделях активности. На выходе получается – нет, ещё не лекарство, но фундаментальная исследовательская стадия его разработки. В таком концентрированном, высокотехнологичном виде у нас в России подобных мест, пожалуй, ещё нет. И поэтому мы здесь, поэтому в Тольятти уже приезжают и академики, и многие другие специалисты. Просто очень интересно сотрудничать с такими замечательными, талантливыми людьми.

Новое оружие против диабета и ожирения

Тему прикладных разработок продолжил старший научный сотрудник Института биофизики будущего МФТИ Владимир Чернышов. Его выступление было посвящено одному из главных трендов мировой медицины – поиску эффективных средств для борьбы с сахарным диабетом 2-го типа и избыточным весом. Учёный представил результаты разработки перспективных низкомолекулярных соединений. Они способны стать более удобной и доступной таблетированной альтернативой дорогостоящим пептидным инъекциям, которые сейчас доминируют на рынке.

Несмотря на разгар летних каникул, лекционный зал ТГУ был полон. Слушатели – от студентов младших курсов до опытных научных сотрудников вуза – не только внимательно изучили представленные доклады, но и получили возможность лично обсудить профессиональные вопросы с членами государственной экзаменационной комиссии в неформальной обстановке. Семинар показал, что центр медицинской химии ТГУ является авторитетной площадкой, способной собирать у себя признанных лидеров российской науки.

– Я оканчивал Новосибирский госуниверситет, а новосибирская школа химиков очень консервативная, – признался Владимир Чернышов. – В Александре Буневе меня сразу впечатлило то, что он применяет так называемые «олдскульные» подходы к воспитанию студентов и хорошо понимает во всей новизне. То есть он – новое поколение медицинской химии в России, качество его выпускников очень хорошее в плане компетенций. Так что скажу честно: хоть я и сам кандидат наук, старший научный сотрудник, но мне просто в кайф учиться у таких людей, как Александр Сиясатович, работать с ним и продвигать медицинскую химию в нашей стране.

Мария, студентка института машиностроения, химии и энергетики ТГУ:

– Я учусь на направлении «Химическая технология», в прошлом году уже посещала лекцию одного из спикеров, Константина Балакина, очень понравилось про диету, где нужно соблюдать щелочной баланс, про то, как углекислый газ препятствует росту опухолей, про «маркетинговое» производство лекарств, которые должны бы помогать, но только снимают симптомы... Хотелось узнать, что в этой сфере произошло нового за год. И сестру Анастасию привела, она ещё школьница, но ей уже всё это интересно.