Молодые учёные ИОХ РАН: Дмитрий Аргунов

к.х.н., научный сотрудник

Область исследований: химия углеводов, спектроскопия ЯМР, хроматография

Лаборатория химии гликоконъюгатов №52

Синтетические олигосахариды, родственные полисахариду дигетерогликану — основа для разработки вакцины против энтерококковых инфекций

С самого начала моей карьеры в Институте органической химии я занимался синтезом фрагментов природных полисахаридов, широко распространённых в клеточных поверхностях бактерий и грибов, в том числе патогенных. Позже моей задачей также стало прикрепление полученных лигандов к ряду меток и белковых носителей, необходимых для проведения биологических экспериментов. Основная фундаментальная задача всех этих исследований – это создание вакцин против возбудителей инфекционных заболеваний, ежегодно уносящих жизнь миллионов людей, но для достижения этой цели требуются годы работы в сотрудничестве с биологами.

В 2020 году в журнале ACS Infectious Diseases вышло, по сути, исследование полного цикла – от синтеза ряда олигосахаридов до проверки возможности их белковых конъюгатов вызывать образование нейтрализующих антител против бактерии Enterococcus faecalis. Такую объёмную работу и, в особенности, эксперименты на животных, практически невозможно выполнить в рамках одной лаборатории, поэтому она была осуществлена в тесном сотрудничестве с институтами в Нидерландах и Германии. Основная идея работы заключалась в сравнении иммунного ответа организма на капсулярный полисахарид, выделенный непосредственно из бактерии, с ответом на синтезированные нами олигосахариды, являющимися его фрагментами. В результате ряда экспериментов было показано, что мы выбрали правильную синтетическую цель, и синтезированные олигосахариды даже вызывают чуть большую по сравнению с природным антигеном выработку антител. Кроме того, было показано, что полученные антитела не только связываются с бактерией, но и вызывают фагоцитоз, т.е. способствуют уничтожению возбудителя в организме кролика и в перспективе и человека.

Полученные данные являются ещё одним небольшим кирпичиком для строительства защиты от патогенных микроорганизмов на основе тщательно подобранных углеводных последовательностей.

Основной сложностью данного исследования был, конечно же, синтез фуранозидных блоков для сборки целевых соединений, т.е. сахаров, зафиксированных в пятичленной форме, в то время как все исходные сахара существуют преимущественно в виде шестичленных циклов, в которую они замыкаются при первой же удобной возможности. Но гораздо интереснее, на мой взгляд, будет упомянуть работу с миллиграммами конечных соединений, которые ты сначала варишь на протяжении полугода и после всех кропотливых синтетических стадий едва ли можешь увидеть на дне микропробирок, что требует колоссальной сосредоточенности и ответственности на стадии получения конъюгатов с различными метками или белковым носителем.

Да, при возникновении сложностей в синтетической работе очень помогают советы опытных коллег с широким кругозором, которые могли столкнуться с похожей проблемой ранее и посоветовать пути решения или хотя бы направление поиска этого решения.

Да, сейчас совместно с индустриальным партнёром мы активно занимаемся разработкой прототипов вакцины против другой крайне опасной бактерии, Klebsiella pneumoniae, являющейся лидером по причинам смертей от внутрибольничных инфекций. В данном случае мы не только используем опыт, накопленный ранее, но и внедряем новые методики получения конъюгатов и анализа их состава.

Моё увлечение химией началось благодаря интересным урокам, включающим множество практических занятий в обычной среднеобразовательной школе. Я начал самостоятельно углублённо изучать этот предмет, участвовал в олимпиадах по химии, в том числе всероссийских, сборах, посвящённых подготовке к олимпиадам, дающих множество практических навыков, и в итоге поступил в ВХК РАН при РХТУ им. Д. Менделеева и пути назад уже не было.

В ИОХе я оказался ещё на первом курсе. На факультете ВХК РАН у нас была возможность работать в настоящей научной группе прямо с первого курса, чем я и воспользовался, выбрав лабораторию профессора Н.Э. Нифантьева, т.к. она давала возможность проведения дальнейших биологических исследований синтезированных веществ. Позже мне досталась интересная, но крайне сложная тема пиранозид-фуранозидной перегруппировки, работа над которой была крайне увлекательной, и я продолжил развивать эту тематику в ходе работы в аспирантуре, попутно имея возможность овладевать смежными навыками, такими как хроматография и спектроскопия ЯМР.

Это сложный вопрос в столь быстро меняющемся современном мире, но какие-то базовые качества, такие как желание углубиться в литературу по изучаемой теме, пересматривать свои результаты и постоянно совершенствовать методики работы, наверное, неизменны.

Читайте инструкции, там попадаются полезные вещи ;)