Как разработка новых нобелевских лауреатов изменит фармацевтику

Премию присудили трем ученым из Швейцарии, США и Великобритании, развивающим криоэлектронную микроскопию

В продолжение Нобелевской недели назвали лауреатов премии по химии. Ими стали трое ученых из разных стран: швейцарец Жак Дюбоше, американец Иоахим Франк и англичанин Ричард Хендерсон.

Все они занимаются развитием криоэлектронной микроскопии. Это метод, который позволяет изучать подвижные молекулы, замораживая их и при этом сохраняя их естественную структуру. Он известен с 1980-х годов, но нобелевские лауреаты смогли найти ему инновационное практическое применение, за что и получили премию.

Совместные исследования ученых позволили получить трехмерные изображения биологических образцов на микроскопическом уровне. Разработки лауреатов имеют огромное значение для фармацевтики, говорит генеральный директор компании MEL Science Василий Филиппов.

Василий Филиппов генеральный директор компании MEL Science «Все наше тело построено в основном из молекул белка, и нам важно понимать, как они устроены и работают. Это основной инструмент биологов. Белков много, сотни тысяч. Нобелевскую премию дали за новый метод исследования их структуры. Это как если бы вы построили из кубиков LEGO какую-то большую конструкцию. Только это не вы построили, а природа. А вам нужно узнать, что это за конструкция и как она устроена. Раньше, чтобы узнать структуру большой молекулы белка, нужно было построить из нее целый кристалл, то есть взять миллионы таких молекул, собрать их в кристалл и с помощью этого кристалла исследовать одну из них. А теперь появился способ, который позволяет исследовать структуру, когда есть только небольшое количество этих молекул. Мы как бы фотографируем с помощью электронного микроскопа, но с разных сторон. Это дает новый способ исследовать большие молекулы, а это ужасно важно. Представьте, что вы разрабатываете новое лекарство, которое как-то взаимодействует в клетках. Естественно, оно начинает взаимодействовать с белками в этой клетке. Вам важно узнать, как они устроены. Это все очень пригодится для использования новых лекарств и вообще понимания структурной биологии, как все устроено в самом маленьком масштабе. Понимание этого дает возможность разрабатывать новые лекарства».

До изобретения криоэлектронной микроскопии ученые в основном исследовали молекулы двумя методами — с помощью кристаллографии и ядерно-магнитного резонанса. Сейчас криоэлектронная микроскопия набирает популярность по всему миру, в том числе и в России, рассказывает кандидат химических наук, научный сотрудник Института биоорганической химии РАН Алексей Пахомов.

Алексей Пахомов кандидат химических наук, научный сотрудник Института биоорганической химии РАН «Если говорить о кристаллографии, там очень сложно получить кристаллическую структуру белка. Это отдельная, довольно сложная процедура подготовки белка, чтобы можно было снять кристалл. Из любой биомолекулы можно получить кристаллическую структуру. Что касается ядерно-магнитного резонанса (ЯМР), там тоже есть свои сложности. Если это белки, то они должны быть со специальными изотопами. Во-первых, это получается очень дорого, во-вторых, ЯМР не позволяет снимать очень большие молекулы. Криоэлектронная микроскопия позволяет, во-первых, снимать большие белки и комплексы белков. В основном снимают даже не какой-то отдельный белок, а целую группу белков, чтобы они работали в рамках какого-нибудь процесса. Электронная микроскопия сама по себе очень старый метод, начала XX века. А криоэлектронная микроскопия для расширения биологических молекул — это работа, скорее, 90-х годов и позже. Это сравнительно молодой метод. У нас не так много установок, где можно снять, но мы коллаборируем и снимаем вместе с западными коллегами, и результаты публикуются и используются в России».

За всю историю нобелевским лауреатом по химии стал только один россиянин — Николай Семенов. Он получил премию в 1956 году с формулировкой «за исследования в области механизма химических реакций». По данным компании Clarivate Analytics, которая делает прогнозы по Нобелевской премии, среди претендентов на награду на этот раз был российский химик Георгий Шульгин.

В Стокгольме 3 октября объявили нобелевских лауреатов по медицине и физике. Премии вручили за исследование механизма «биологических часов» и обнаружение гравитационных волн.