Российские ученые могут создавать несуществующие в природе молекулы

Еще недавно производство несуществующих в природе молекул казалось невозможным. Наука воспроизводила в лабораториях только то, что имелось на планете.

О том, как российские ученые применяют математические подходы к созданию новых лекарственных препаратов и синтетических молекул, рассказал 26 июля специальный гость научного состязания Science Slam среди молодых ученых – биоинформатик, аспирант Академического университета в Петербурге, директор Computational Biology Department компании BIOCAD Павел Яковлев. Он представил молодым ученым доклад о роли математики в современной науке.

Синтетика с математикой на молекулярном уровне

В 2013 году Майкл Левит, Мартин Карплус и Арье Варшель получили Нобелевскую премию по химии «за компьютерное моделирование химических систем». Их открытие стало началом новой эры синтетических молекул, созданных с применением математического моделирования. Такой подход дал возможность быстро проверять тысячи химических соединений путем компьютерных вычислений, не синтезируя их физически. Это позволило лучше понимать процессы, происходящие в ходе химических реакций. Подобные вычислительные методы стали брать на вооружение фармацевтические компании, что позволило значительно повысить качество и скорость разработки лекарственных средств.

Методика уже прошла в России апробацию на практике. В ходе создания технологической платформы, включившей в себя, в том числе и математическое моделирование, российская биотехнологическая корпорация BIOCAD разработала революционный препарат против тяжелых форм псориаза на основе моноклонального антитела к интерлейкину-17. По прогнозам экспертов, лекарства подобного класса могут обеспечить исчезновение симптомов псориаза на 90-100% на период до 16 месяцев. Дальнейшее развитие платформы позволило также создать молекулу инновационного препарата на основе моноклонального антитела к PD-1 для лечения тяжелых форм самого агрессивного рака кожи – меланомы. Аналогичные исследования сейчас ведут и западные фармацевтические компании в поисках победы над онкологическими заболеваниями.

Ламам известен онкологический секрет

На нашей планете существует ряд животных, которые не болеют раком, например, ламы. Они обладают противоопухолевыми моноклональными антителами, которые их защищают. Человеческий организм не вырабатывает таких антител, поэтому для лечения людей от рака необходимо искусственно создавать моноклональные антитела.

Российские ученые сформировали большую библиотеку моноклональных антител лам. Ни одно животное при этом не пострадало, антитела получают при помощи забора у животного небольшого количества крови. Такие же библиотеки создаются и из моноклональных антител людей.

Но здесь есть свои сложности. Антитела, полученные из животных, нельзя просто применить для лечения людей — негативные последствия от непринятия белков человеческой иммунной системой могут превышать терапевтический эффект. Необходимо решить задачу гуманизации, то есть превращения животных антител в человеческие таким образом, чтобы убрать их негативные свойства, сохранив при этом полезные. 

Совместная работа с СПбГМУ им. И.П. Павлова позволила создать самую большую в мире библиотеку человеческих антител. Силами компании BIOCAD также была создана аналогичная библиотека антител из лам. Это позволило понять, что отличает человеческие антитела от животных, и какие фрагменты ламовых антител обуславливают их эффективность. Проведение такого рода анализа потребовало не только биологических знаний, но и применения математического аппарата.

Разгадка в словаре

Приводя простую аналогию, антитела можно рассматривать как строки. Полученные из людей и лам антитела в таком случае будут образовывать большие массивы строк — словари. Но полученное из ламы в ходе фармацевтического поиска антитело, чаще всего найти в таком словаре нельзя, поскольку количество антител бесконечно, а словарь лишь предлагает их ограниченную выборку. Можно попробовать обнаружить похожие, но и это сделать непросто. Например, если искать в разговорнике неизвестного языка фразу, написанную с ошибками, то потребуется пролистать весь словарь, ведь ошибка может быть уже в первой букве. Отсутствие знаний о смысле фразы также не позволит «узнать» ее правильную версию, а потому необходимо запоминать все, что покажется похожим. Прямое решение этой задачи требует значительного времени и не позволяет применять его для большого числа кандидатов. Быстрый и эффективный поиск требует применения биологических знаний для сжатия таких словарей.

«Анализируя похожие антитела людей, можно понять, какие фрагменты для человека являются совсем не характерными и требуют замены, а используя антитела из лам, можно сделать эти замены максимально щадящими для интересующих свойств, рассказывает слушателям Павел Яковлев. – Мы можем оценить, какие их комбинации будут давать лучшие результаты по совокупности „человечности“ антитела и его специфических свойств. Для таких кандидатов на трехмерных структурных моделях мы уже можем предсказать, как они станут проявлять свою активность. В итоге мы можем выбрать несколько вариантов, с которыми будут производиться дальнейшие действия в лабораторных условиях». Так появляются новые белки, способные помочь человеку в борьбе с самыми тяжелыми заболеваниями».

27.07.2015



Про инновации и не только


Здоровье



Медики возвели ритуал в ранг медицинской процедурыМедики возвели ритуал в ранг медицинской процедур

Одним из наиболее распространенных утренн...

Американские ученые создали микрогенератор, работающий на желудочном сокеАмериканские ученые создали микрогенератор, работ...

Как известно, желудочный сок имеет сложны...

Открыт способ выращивания волос с помощью стволовых клетокОткрыт способ выращивания волос с помощью стволов...

В новом исследовании, проведенном учеными из&n...

Когда человеку необходимо пить воду: новые научные данныеКогда человеку необходимо пить воду: новые научны...

Американские ученые выяснили новые важные особ...

Графеновые импланты придут на замену титановымГрафеновые импланты придут на замену титановым

Сплавленные вместе в твердый материалы хл...

IBM запланировала создание чипа для отслеживания раковых опухолейIBM запланировала создание чипа для отслеживания ...

IBM создал новую технологию Lab-on-a-chip, кот...

Надувные аттракционы в жару опасны для детей!Надувные аттракционы в жару опасны для детей!

Если вы знойным летним днем собираетесь н...

Ультрафиолет повышает эффективность пылесосов в уничтожении микробовУльтрафиолет повышает эффективность пылесосов в у...

Новое исследование предположило, что прим...

Изобретена местная анестезия зубов и десен без уколовИзобретена местная анестезия зубов и десен без ук...

В арсенале стоматолога появится вместо шприца

Разработан новый метод борьбы с диабетомРазработан новый метод борьбы с диабетом

В Чикаго исследователи нашли новый метод подде...

Протезирование: как вернуть красоту улыбке?Протезирование: как вернуть красоту улыбке?

Каждый знает, что улыбка играет важное зн...

Современные возможности 3D для омоложенияСовременные возможности 3D для омоложения

Омоложение лица с развитием современных т...

Отсидеться не получитсяОтсидеться не получится

Чтобы эффективно сократить время, которое мы&n...

Инфекция, грипп, ОРВИ. Насколько полезны бактериофаги?Инфекция, грипп, ОРВИ. Насколько полезны бактерио...

Конец осени и зима – традиционно се...

Диагностика диабетической ретинопатии упрощаетсяДиагностика диабетической ретинопатии упрощается

Инструмент на базе смартфона может стать ...

Приложение для айпадов используют для замены офтальмологического оборудованияПриложение для айпадов используют для замены офта...

Использование диагностического приложения для&...

Ученые предложили восстанавливать зубы с помощью кварцаУченые предложили восстанавливать зубы с помощью ...

Ученые из Бирмингемского университета про...

Разработана "наноброня"от диабета первого типаРазработана "наноброня"от диабета первого типа

Испанским биологам удалось избавить подопытных...

Российские ученые могут создавать несуществующие в природе молекулыРоссийские ученые могут создавать несуществующие ...

Еще недавно производство несуществующих в ...

Штат сингапурской клиники Changi General Hospital пополнился умными роботами Panasonic HospiШтат сингапурской клиники Changi General Hospital...

Компания Panasonic System Solutions Asia Pacif...

Физиотерапевтические приборы УЗИ улучшит новый поглотитель звукаФизиотерапевтические приборы УЗИ улучшит новый по...

Физиотерапевтические УЗИ довольно распрос...

Люди способны использовать эхо как летучие мышиЛюди способны использовать эхо как летучие мыши

Некоторые незрячие люди могут с помощью э...

Управляемые удаленно телероботы будут оперировать прямо на поле бояУправляемые удаленно телероботы будут оперировать...

Чтобы сделать автомобили безопасней, мы р...

Цементы для восстановления позвоночника свойствами должны напоминать костьЦементы для восстановления позвоночника свойствам...

Новое исследование дает надежду жертвам автока...

Лечение в Израиле доступно без оплаты услуг посредниковЛечение в Израиле доступно без оплаты услуг посре...

Компания Люкс Медикал является официальным пре...

Итальянская исследовательская студия Mhox упразднит офтальмологиюИтальянская исследовательская студия Mhox упраздн...

Исследователи предлагают решать проблемы со&nb...

Память связана с положением тела в пространствеПамять связана с положением тела в пространстве

Когнитивист из университета Индианы с&nbs...

Профилактика тучности должна начаться в младенческом возрастеПрофилактика тучности должна начаться в младенчес...

Большинство родителей, которые приняли участие...

Любовь к высоким каблукам чревата растяжениями и остеоартритомЛюбовь к высоким каблукам чревата растяжениями и ...

Если вы часто догоняете отъезжающие от&nb...

Поиск на сайте

Магазин

  
Kingston SSDNow V300 60GB (SV300S37A/60G)3190.00 руб.

Знатоки клуба инноваций



ТОП - Новости мира, инновации

Наземные беспилотные роботы: будущее или настоящее?Наземные беспилотные роботы: будущее или настоящее?
Мастерские инноваций открылись в Казани на три дняМастерские инноваций открылись в Казани на три дня
Достаточно ли часа зарядки для нормального веса?Достаточно ли часа зарядки для нормального веса?
Незнание языков – не помеха для успехаНезнание языков – не помеха для успеха
Инвестиции в инновации: инертность преодоленаИнвестиции в инновации: инертность преодолена
Новости науки в массы следует нести в упрощенном форматеНовости науки в массы следует нести в упрощенном форма
В Татарстане на базе КФУ открылся инновационный центр Cisco. На очереди еще одинВ Татарстане на базе КФУ открылся инновационный центр
«Загадочный для многих медийщиков ресурс» снова в строю«Загадочный для многих медийщиков ресурс» снова в стро
Британский ученый выяснил, кому реже одобряют кредитБританский ученый выяснил, кому реже одобряют кредит
Спасти Тасманского ДьяволаСпасти Тасманского Дьявола
Исследована галактика с активным формирование звездИсследована галактика с активным формирование звезд
Классическая музыка полезна для новорожденныхКлассическая музыка полезна для новорожденных
Щепотка калия позволит лучше сохранять водородЩепотка калия позволит лучше сохранять водород
Шизофреники непредсказуемы и способны на убийствоШизофреники непредсказуемы и способны на убийство
Солнечная угроза наталкивает на мысли о переселении на МарсСолнечная угроза наталкивает на мысли о переселении на

Новости компаний, релизы

Как и что купить - большой вопросКак и что купить - большой вопрос
Качественный хостинг и домен в зоне biz от компании 2Domains по доступным ценамКачественный хостинг и домен в зоне biz от компании 2D
Выбор видеокарты зависит от потребностей и целиВыбор видеокарты зависит от потребностей и цели
Магазин Android-приложений раздавал банковский троянМагазин Android-приложений раздавал банковский троян
«Ак Барс» Банк расскажет об опыте внедрения корпоративных инноваций«Ак Барс» Банк расскажет об опыте внедрения корпоратив