Побеждать паразитов будут «перекисью»

В науке нередко случается так, что плывёшь в Индию, а попадаешь в Америку. История изучения пероксидов, сложных химических соединений, характерной чертой которых является группа, где два атома кислорода связаны друг с другом, не столь драматична, но тоже полна неожиданных открытий.

Пероксиды широко встречаются как в живой, так и неживой природе и в зависимости от строения обладают различными свойствами. Один их самых известных пероксидов – это перекись водорода, всем известная жидкость для обеззараживания ран. С середины прошлого века пероксиды также стали рассматривать как один из видов катализаторов радикальной полимеризации органических соединений. Тогда ряд пероксидов незаслуженно обошли стороной, но позже учёные из ИОХ РАН исправили эту «несправедливость», о чём ранее писал STRF.ru.

Через века

Как оказалось, помимо этого пероксиды обладают широким спектром биологической активности: антипаразитарной, антимикробной и противоопухолевой. И, начиная с 1990-ых годов, одно из интенсивно развивающихся направлений химии органических пероксидов связано с поиском веществ, обладающих активностью по отношению к возбудителям паразитарных заболеваний, в особенности, малярии и гельминтозов.

Малярия – весьма распространённое заболевание: ежегодно фиксируется несколько сотен миллионов случаев заражения, а до миллиона человек умирают от этого заболевания. Его возбудители, одноклеточные организмы малярийные плазмодии, приспособились к ряду традиционных препаратов: хинину, хлорохину, мефлохину. Поэтому сегодня активно ведётся поиск альтернативных лекарств.

В последние десятилетия установлено, что пероксиды активны в отношении различных гельминтозов, например, шистосомоза. Это паразитарное заболевание, вызываемое кровяными сосальщиками (трематодами) из рода Schistosoma. Более двух сотен миллионов человек в мире инфицировано этими паразитами.

На данный момент используются препараты на основе природного пероксида артемизинина и его полусинтетических аналогов. Артемизинин, названный так в честь полыни, в которой он содержится, был выделен и охарактеризован в 1960-70х годах в Китае. Дело в том, что ещё 2 000 лет назад китайские целители использовали экстракт полыни Artemisia annua для лечения малярии, и когда развитие науки позволило посмотреть на этот феномен «изнутри», китайские химики взялись за дело. Но, выделенные пероксиды оказались не только сложными по строению, но и дорогими, поэтому их использование ограничено.

На пути к оптимальному решению

Поиск более дешевых аналогов артемизинина сейчас занимает специалистов по всему миру, в том числе, сотрудников Лаборатории исследования гомолитических реакций Института органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН (ИОХ РАН).

Часть сотрудников Лаборатории исследования гомолитических реакций ИОХ РАН

«Предположительно, у пероксидов есть некий механизм, благодаря которому они побеждают и малярию (малярийный плазмодий), и гельминтов, и опухоли. Попадая туда, где находится поражённая клетка или сам паразит, этот пероксид взаимодействует с имеющимся там восстановителем (ионом металла, либо каким-то органическим соединением) и распадается. Образуется кислород-центрированный радикал, он или продукт его трансформации являются губительными для паразита.

– рассказал STRF.ru заведующий Лабораторией исследования гомолитических реакций Александр Терентьев. – Похоже, механизм общий и для опухолей, и для паразитов. Но этот механизм ещё точно не установлен, несмотря на то, что Артемизинин используется уже 2 000 лет».

В результате исследований за последние двадцать лет установлено, что синтетические пероксиды с более простой, чем у артемизинина структурой, такие как 1,2,4,5-тетраоксаны и озониды, обладают выраженной антипаразитарной активностью. Интенсивная разработка методов получения синтетических пероксидов обусловлена тем, что ученые испробовали разные методы получения природных пероксидов из экстрактов растений. Полынь высаживали в больших количествах, пытались модифицировать её геном, чтобы нужное вещество синтезировалось в больших пропорциях, но значительно удешевить сырьё для лекарств не удалось. Тогда учёные ИОХ РАН начали искать полностью синтетические пероксиды, чтобы не зависеть от природных источников.

«Мы подключились к этой работе где-то лет 10 назад, поняв, что она перспективная и интересная. И за это время мы стали одним из лидеров в мировой «пероксидной» науке, – сказал Терентьев. – У нас выходят статьи в самых высокорейтинговых журналах. Мы испытываем наши вещества на антипаразитарную активность в Швейцарском институте тропиков и общественного здоровья, на противоопухолевую активность – в институте города Нант во Франции. В общем, со всем миром общаемся в этой сфере».

«В итоге нам удалось разработать красивый по структуре и недорогой в получении циклический пероксид с адамантановым фрагментом и очень высокой антишистосомной активностью, аналогичной применяемым лекарственным средствам. При дальнейших исследованиях этот пероксид может стать основой недорогого препарата для лечения шистосомозов, вызванных ювенильными формами возбудителя», – сообщил Александр Терентьев.

Природные и синтетические пероксиды, используемые в медицине. Слайды из презентации сотрудников Лаборатории

И человеку, и пшенице

Интересно, что пероксиды способны «атаковать» паразитов не только в человеческом организме. Вероятно, они также эффективны и для растений. Насущная необходимость развивать сельское хозяйство в России открывает большие возможности и для развития препаратов для защиты посевов. Возможно, этим объясняется тот факт, что учёным уже дают шанс испытать противогрибковые препараты для растений на практике. «Как раз сейчас мы на опытных полях, принадлежащих ВНИИ фитопатологии, изучаем действие пероксидов, которые могут быть использованы в качестве фунгицидов для обработки семян злаковых растений», – отметил Терентьев.

Александр Терентьев

По словам учёного, в ИОХ РАН уже отработана технология производства этих веществ в полупромышленных масштабах, и в случае успеха, весь процесс можно организовать в более подходящем месте. «Производство должно быть в Подмосковье. Желательно его развернуть совместными с ИОХ РАН силами на базе как раз такого института как НИИ фитопатологии, поскольку у них есть площади для размещения производственных мощностей. Тем более, там очень активный директор. Пожалуй, это главное!». О первых результатах этого эксперимента будет известно уже в конце лета, когда будет собран первый урожай с обработанных полей.

 "Наука и технологии РФ", 30 июля  2015 г.