Несмотря на широкий выбор антибиотиков и противогрибковых препаратов, ученые продолжают интенсивные исследования в этой области медицинской химии. Высокий научный интерес объясняется резистентностью (сопротивляемостью) вирусов и грибков к уже существующим лекарствам. Эта острая клиническая проблема требует инновационных решений для снижения воздействия инфекций на человека.
Чтобы разработать новые препараты, были выбраны ранее не исследованные классы соединений. На такую группу гетероциклических азолов (1,2,3-дитиазолов и 1,2,3-тиазеленазолов) обратила внимание команда ученых во главе с доктором химических наук, ведущим научным сотрудником УНИД ЮУрГУ Олегом Ракитиным, который также является заведующим лабораторией Института органической химии имени Н.Д. Зелинского Российской академии наук и руководит совместными проектами двух организаций.
Исследовательский коллектив, в который вошли также ученые из Швейцарии, Германии, США, Финляндии и Бразилии, объяснил внимание к этим азолам: они являются одним из перспективных классов противогрибковых препаратов. Производные 1,2,3-дитиазола демонстрируют высокую и разнообразную биологическую активность: подавляют раковые клетки, грибки, вирусы и участвуют в генерации меланина, который эффективно рассеивает поглощенное излучение и тем самым защищает ДНК от фотоповреждения. Разработав не имеющий прецедентов в мировой научной литературе селективный метод замены атомов серы на атом селена, химики получили ряд 1,2,3-тиаселеназолов, которые ранее никогда не исследовались.
– Для облегчения разрыва связи «сера – сера» и усиления действия лекарственного препарата мы заменили одну из связей «сера – сера» на более длинную связь «сера – селен». При этом основная структура гетероцикла и, следовательно, профиль токсичности соединений не изменились. Фундаментальной основой данного подхода явились впервые открытая нами реакция замены атома серы на атом селена в серосодержащих гетероциклах и получение ряда новых классов, содержащих в своей молекуле соединенные между собой атомы серы и селена, – поясняет профессор Ракитин.
Редкий хемотип 1,2,3-тиазеленазола ранее был практически не изучен в медицинской химии из-за невысокой доступности этих соединений. Международная команда ученых не только предложила новый метод их синтеза, но и изучила их биологическое действие с помощью методов молекулярного моделирования и квантовой механики.
В ряду 1,2,3-тиаселеназолов найдены соединения, которые отличаются низкой токсичностью и высокой субмикромолярной активностью. Например, 4,5,6-трихлорциклопента[d][1,2,3]тиаселеназол активно противостоит патогенам молочницы (Candida albicans), криптококкоза (Cryptococcus neoformans var. grubii), золотистого стафилококка (Staphylococcus aureus) и ацинетобактеров (Acinetobacter baumannii).
– Эта серия результатов – важный шаг в направлении развития медицинской химии путем оптимизации антимикробных соединений с потенциалом лечения резистентных бактерий и грибковых инфекций. В настоящее время наши исследования находятся на стадии поиска оптимальных структур – с максимальным значением терапевтического индекса – для каждого вида заболеваний. Важность наших результатов в том, что одни и те же препараты могут быть использованы для лечения разных типов заболеваний – в том числе грибковых, микробных, раковых, ВИЧ-инфекции, что делает их разработку перспективной в практическом плане, – продолжает Олег Алексеевич.
Синтез новых эффективных соединений для борьбы с вирусом и грибками ведется в тесном взаимодействии ЮУрГУ и Института органической химии РАН уже пять лет. Старт дало открытие совместной Лаборатории полисероазотистых гетероциклов. В будущем ученые намерены исследовать действие синтезированных соединений для борьбы с заболеваниями со схожим механизмом лечения. Кроме того, будет продолжен поиск новых производных 1,2,3-тиаселеназола в качестве эффективных противовирусных препаратов.
Южно-Уральский государственный университет – это университет цифровых трансформаций, где ведутся инновационные исследования по большинству приоритетных направлений развития науки и техники. В соответствии со стратегией научно-технологического развития РФ университет сфокусирован на развитии крупных научных междисциплинарных проектов в области цифровой индустрии, материаловедения и экологии. В рамках данных направлений исследуются объекты металлургии, машиностроения, энергетики, ЖКХ, решаются вопросы создания безопасного пространства городской инфраструктуры и обеспечения комфорта человека.
ЮУрГУ – участник Проекта 5-100, призванного повысить конкурентоспособность российских университетов среди ведущих мировых научно-образовательных центров.