Нанотехнологии - УрФО

Перейти на основной сайт
ИА ИНВУР Логотип Инновационного портала УрФО
Вы здесь: Главная // Аналитика

Российские учёные создали лекарства из бересты

Добавлено: 2012-01-01, просмотров: 4128


Благодаря направленной химической модификации природных растительных веществ с высокой биологической активностью, в современную медицинскую практику входят новые лекарственные препараты. На основе бетулина, получаемого из бересты, новосибирскими учёными синтезированы производные бетулоновой кислоты, обладающие полезным фармакологическим эффектом. Лабораторные испытания этих соединений показали их более высокую противовоспалительную и антиоксидантную активность по сравнению с традиционными препаратами.

Самые первые известные человеку лекарственные вещества – природного происхождения. И сегодня для профилактики и лечения заболеваний часто используются так называемые натуральные препараты, которые получают непосредственно из растений, животных, микроорганизмов, а также продуктов их жизнедеятельности. Эти настойки и экстракты из природного сырья содержат биологически активные вещества в неизменном, первозданном виде.

С прошлого века наряду с натуральными лекарствами стали широко использоваться синтетические препараты – продукты многостадийного органического синтеза. Эти лекарственные средства по лечебному эффекту, как правило, намного превосходят натуральные, но менее «физиологичны» для организма и зачастую имеют больше побочных эффектов.

В последние десятилетия ведущей тенденцией в области разработки новых лекарственных препаратов стало комбинирование этих двух подходов. В результате на стыке тонкого органического синтеза и медицинской химии появилось новое научное направление, которое занимается вопросами химической модификации природных органических веществ с целью создания новых биологически активных агентов.

Говоря о химической модификации какого-либо известного природного вещества, мы имеем в виду его превращение в производные соединения, при котором сохраняется углеродный «скелет» молекулы. Подобные полусинтетические препараты имеют ряд преимуществ перед традиционными. Во-первых, они обычно легче включаются в метаболизм и имеют меньше нежелательных побочных эффектов по сравнению с синтетическими лекарствами и при этом оказывают более сильное терапевтическое воздействие по сравнению с природными препаратами.

Во-вторых, их производство выгодно экономически и «экологически». Поскольку базовое соединение в этом случае требуется не синтезировать «с нуля», а лишь выделить и очистить, отпадает необходимость в проведении многоступенчатого синтеза с использованием агрессивных реактивов – минеральных кислот и щелочей. К тому же органические вещества из природного материала чаще всего извлекают путём экстракции растворителями, которые затем перегонкой легко возвращаются в производственный цикл. Наконец, в качестве источника базовых соединений можно использовать дешёвое возобновляемое сырьё (траву, листья и корни деревьев, морских животных и растения и т. д.).

Такой подход оказался очень продуктивным: с помощью химической модификации были получены новые препараты на основе природных стероидов, антибиотиков пенициллиновой группы, алкалоидов морфинанового ряда и др., сегодня успешно использующиеся в медицинской практике.

Эффективность поиска и создания новых полусинтетических лекарств во многом определяется правильным выбором исходного материала (сырья), предназначенного для переработки. Исследователи должны учитывать не только качество сырья, его доступность, стабильность воспроизводства в природе, безопасность и технологичность методов выделения нужного метаболита, но и структурные особенности самой базовой природной молекулы, которые позволяют проводить её химическую модификацию. Наличие в определённых участках её углеродного скелета функциональных групп (гидроксильной, карбоксильной, аминогруппы и т. п.) легче позволяет осуществлять «точечное» воздействие на молекулу и избежать образования ненужных продуктов реакции.

Среди органических веществ, сочетающих доступность и высокую биологическую активность, выделяется класс природных тритерпеноидов. К ним относится и бетулин, выделяемый из бересты. Его углеродный скелет состоит из 30 атомов, причём при 28-ом атоме углерода находится гидроксильная группа. Французские исследователи обнаружили, что некоторые химические производные бетулина, получаемые модификацией окружения этого атома углерода, обладают ценными лекарственными свойствами. Например, при замещении в этом положении группы СН2ОН на амидную группировку было получено вещество, действующее как анти-ВИЧ агент (Dereu et al., 1994).

Разработкой методов получения модифицированных природных соединений, в том числе и производных бетулина, и исследованиями их фармакологических свойств успешно занимаются в новосибирском Институте органической химии им. Н. Н. Ворожцова. Благодаря направленной трансформации молекулы бетулина – замещению группы СН2ОН в 28-м положении на различные амидные группы сложного состава – был получен ряд новых высокоэффективных лекарств избирательного действия. Среди них выделяются антивирусный препарат, пригодный для терапии СПИДа, и корректор токсических эффектов противораковой химиотерапии. Используя эти запатентованные средства, производимые из недорогого отечественного сырья, можно значительно снизить стоимость весьма затратного лечения.

Но фармацевтическая «история» бетулина на этом не заканчивается. Среди метаболитов растительного происхождения всё чаще стали обнаруживать соединения, молекулы которых сочетают два или более структурных фрагмента различных типов – так называемые биоконьюгаты (биогибриды). Например, описаны типы гибридов «стероид–антибиотик» (Oaksmith et al., 2009) и «тритерпеноид–пептид» (Толстикова и др., 2006). Однако среди производных бетулина до последнего времени таких лекарственных гибридов не существовало.

Используя в качестве реагента простое производное бетулина – хлорангидрид бетулоновой кислоты, в 2000 году исследователями из Института химической кинетики и горения СО РАН (Новосибирск) совместно с учёными из НИОХ был получен бетулонамид, содержащий ацетиленовый фрагмент.

Чем был обусловлен такой выбор? Как показали исследования последних десятилетий, соединения ацетиленового типа широко продуцируются, прежде всего высшими растениями, а также грибами и микроорганизмами. Многие природные ацетиленовые метаболиты обладают высокой антираковой активностью. Кроме того, ацетиленовая группа, благодаря своей высокой реакционной способности, является одним из наиболее удобных фрагментов в молекулярном дизайне новых медицинских агентов.

Так, замещение ацетиленового протона на разнообразные органические группы дало ряд перспективных биогибридов. А в результате присоединения органических азидов по тройной связи была получена серия триазольных производных, принадлежащих к другому классу биоконьюгатов.

Исследования фармакологических свойств новых соединений на беспородных мышах показали, что имеется два вещества, обладающих на 20–40 процентов большим антиоксидантным эффектом, чем эталонное соединение дигидрокверцетин – один из самых активных природных антиоксидантов. Ещё три соединения показали большую противовоспалительную активность, чем широко применяемый индометацин.

Судя по этим результатам, модификация бетулоновой кислоты группировками, содержащими тройную связь, – перспективный путь для создания новых, по крайней мере антиоксидантных и противовоспалительных агентов. Главное направление дальнейших исследований новосибирских учёных – получение новых биоконьюгатов этого класса и выявление взаимосвязей между биологической активностью соединений и структурой вводимых заместителей.

Работа поддержана Интеграционными грантами СО РАН № 93 и «Интеграция» (2012–2013); грантами РАН № 5.9.3, РФФИ № 10-03-00257-а.

Источник: Наука и технологии РФ