Суперкомпьютер против раковых суперклеток

Суперкомпьютер против раковых суперклеток

Когда химиотерапия терпит неудачу, чаще всего это связано с выработкой злокачественной опухолью новых сверхклеток, устойчивых к используемым химикатам. Вместо того чтобы мирно умереть, эти клетки попросту не реагируют на присутствие препарата, выталкивая его наружу через систему очистки клетки от мусора (даже не допуская активное вещество до внутреннего пространства), и продолжают благоденствовать и делиться.

Учёные долгое время бились над тем, как навязать борьбу этим сверхклеткам. Биохимики Пия Фогель и Джон Вайз из Южного методистского университета (США) подошли к проблеме с теоретической точки зрения, обратившись к суперкомпьютеру.

Учёные поставили себе задачу найти такую структуру активного вещества-химиката, которая смогла бы полностью остановить клеточную систему очистки и вернуть химиотерапии былую активность. Ещё более трудной эту задачу делает её дополнительное ограничение: препарат не должен останавливать очистительный процесс навсегда, иначе, как это часто бывает, пострадает весь организм. Искомое вещество должно ингибировать систему очистки лишь на время, позже позволив клеткам восстановить контроль над ней.

Как же найти такое соединение? Конечно же, перебором миллионов возможных кандидатов. Но нельзя же всякий раз бежать в лабораторию, проводить синтез, а затем тестировать на клетках. Отсюда и компьютерное моделирование — метод и быстрый, и более дешёвый. Используя компьютерную модель «дренажного клеточного насоса» Р-гликопротеина (ответственного за множественную устойчивость к лекарствам), Фогель и Вайз провели «цифровой» скрининг потенциальных кандидатов. Учёные могли наблюдать на экране то, как оцифрованные вещества абсорбируются оцифрованной же моделью Р-гликопротеина (всё это, конечно же, выглядит как расчет минимальной потенциальной энергии взаимодействия, с построением энергетических поверхностей и поиском минимумов и седловых точек). Вещества, умудрявшиеся прикрепиться к дренажному протеину, вместо того чтобы быть сразу же вытолкнутыми, могли считаться потенциальными кандидатами на звание «активного препарата».
Тут мы оговоримся. Разумеется, всё не так просто, как описано выше. Начнём с того, что моделирование основной мишени, Р-гликопротеина, — задача не из легких. Структура этого вещества у мышей и бактерий хорошо изучена, однако человеческий протеин остаётся настоящей загадкой, в первую очередь благодаря своей абсолютной нестойкости в лабораторных (внеклеточных) условиях. Таким образом, учёным пришлось строить модель гликопротеина, исходя из тех разрозненных фактов, которые о нём известны, и опираясь на аналогию с мышами. Что-то, конечно, додумывая.

Как бы там ни было, авторы работы просканировали миллионы (!) цифровых представлений возможных кандидатов, среди которых удалось выявить лишь 300 потенциально эффективных соединений (что также говорит о высочайшей эффективности Р-гликопротеина в вопросах выталкивания всего лишнего: не так-то просто к нему прилипнуть). Затем, уже с помощью настоящих химиков, были протестированы 30 наиболее многообещающих структур, которые выявили несколько действительно ингибирующих Р-гликопротеин человека в клетках (Помните, что при моделировании реальная структура мишени была неизвестна? Поэтому обнаружение даже нескольких активных из тридцати — это огромная удача и отменная квалификация учёных, построивших модель.)

Что теперь? Испытания и модернизация обнаруженных кандидатов.

Подготовлено по материалам Южного методистского университета.

Подписывайтесь на наш Telegram, чтобы быть в курсе важных новостей медицины

Читайте также
Вы можете оставить комментарий, или trackback на Вашем сайте.

Оставить комментарий

Подтвердите, что Вы не бот — выберите самый большой кружок: