Ученые Южно-Уральского государственного университета совместно с коллегами из Германии и Хорватии разработали новый метод компьютерного моделирования молекулярных соединений, который позволит создавать более эффективные лекарственные средства нового поколения для лечения вирусов, в том числе ВИЧ. Результаты работы были опубликованы в высокорейтинговом журнале Future Medicinal Chemistry.
Производство современных лекарственных препаратов
Безопасность и эффективность лекарственных средств являются одними из основных требований для их широкого применения. В современной фармакологии используется направленный молекулярный дизайн лекарств на основе компьютерных технологий. Коллектив научно-исследовательской лаборатории компьютерного моделирования лекарственных средств Южно-Уральского государственного университета совершенствует данный метод, чтобы сделать производство современных лекарственных препаратов менее дорогостоящим и более эффективным. Ученые ЮУрГУ проводят исследование сразу в нескольких областях: химии, биологии, медицины, математики, информационных технологий.
«Работа была начата под руководством кандидата химических наук Владимира Потемкина и доктора химических наук Марии Гришиной. Я стал частью команды на этапе создания новых моделей, передающих структуру молекул и их свойства. Позже к нам присоединился профессор, доктор химических наук Йоханн Гастайгер, профессор Университета Эрлангена - Нюрнберга (Германия), он первый применил радиальную функцию распределения в химии. Мы попытались модифицировать этот метод при помощи компьютерных технологий», — сообщает доктор Юрица Новак.
В настоящее время широко применяются методы компьютерного и математического моделирования для определения физических и химических свойств веществ. Учеными ЮУрГУ были созданы дескрипторы, числовые характеристики химических соединений, на основе радиальной функции распределения, которые позволяют с большой точностью предсказать физико-химические свойства вещества и его потенциальную эффективность, а также взаимодействие с другими химическими соединениями.
Новые возможности в лечении ВИЧ
На начальном этапе проекта ученые ЮУрГУ проводили виртуальный скрининг структуры молекул лекарственного препарата, который помог определить возможности применения того или иного вещества в фармации, в том числе для борьбы с вирусами. Исследования проходят с применением уникального программного обеспечения, которое создано научными сотрудниками лаборатории компьютерного моделирования лекарственных средств ЮУрГУ.
«На следующем этапе проекта мы планируем заняться решением реальных проблем. Например, вирус ВИЧ является биологическим объектом с высокой скоростью мутации. Высокий уровень мутаций – одна из причин появления лекарственно устойчивых форм вируса и представляет большую проблему для разработки новых лекарств с меньшими побочными эффектами для ингибирования ВИЧ-1 протеазы. За счет ингибирования этого фермента созревание вирусного объекта прекращается, и в результате производятся незрелые, неинфекционные вирусные частицы. Понимание механизма взаимосвязи структурных изменений фермента в составе вируса и возникновения резистентности вируса – это путь к созданию более эффективных лекарств», – надеется доктор Новак.
Использование метода, разработанного учеными Южно-Уральского государственного университета, в производстве лекарственных средств позволит заранее определять такие свойства потенциального препарата, как токсичность, без необходимости синтеза молекул и дорогостоящих биологических испытаний. Таким образом, результаты исследований смогут использоваться в фармацевтической промышленности для создания высокоэффективных лекарственных препаратов без побочных эффектов.