«Наука в Сибири» № 5 (2790) 3 февраля 2011 г. РЕЗУЛЬТАТЫ, КОТОРЫЕ РОЖДАЮТСЯ НА СТЫКЕ НАУК Л.Е. Панин, академик РАМН, директор НИИ биохимии СО РАМН В Сибирском федеральном округе сегодня продуктивно работают РАН, РАМН и РАСХН. Многолетние творческие связи, сложившиеся между их институтами, позволяют эффективно решать глобальные народно-хозяйственные проблемы на стыке наук. Крупномасштабная разработка природных энергетических и минеральных ресурсов, развитие промышленной базы по переработке добываемого сырья на территории Сибири и Азиатского Севера формируют огромную площадку для внедрения новых наукоемких промышленных технологий. Ещё более сложная задача, которая стоит перед государством, — это освоение шельфов Северного Ледовитого океана с его богатейшими запасами нефти, газа и газоконденсата. Это наиболее экстремальные в климатическом отношении районы на Земле, не считая Антарктиду. Любые технологические задачи здесь будут решаться впервые, на основе собственного опыта. В центре решения этих проблем будет стоять человек и система обеспечения его жизнедеятельности в субэкстремальных и экстремальных условиях существования. Это потребует решения огромного комплекса хозяйственных, медико-биологических и социально-гигиенических задач, развития местной продовольственной базы. Институты трёх Сибирских отделений готовы решать эти проблемы с широким использованием новых, наиболее перспективных нанотехнологий. Ак. Л. Е. Панин и зав. лабораторией физики основ прочности Института механики сплошных сред УрО РАН О. Б. Наймарк. Силами двух институтов (НИИ биохимии СО РАМН и Института физики прочности и материаловедения СО РАН) впервые исследованы наноструктурные переходы в биологических мембранах, инициированные действием гормонов стресса и анаболических стероидов. Показано, что термодинамика и мезомеханика таких переходов близки к аналогичным механизмам в твёрдых кристаллах. Разница состоит в том, что в первом случае вклад в переходы вносят слабые силы (водородные связи, гидрофобные и электростатические взаимодействия), во втором — сильные силы (металлическая связь). Результаты получены совместно с Институтом физики прочности и материаловедения СО РАН. Выявлены структурные (фазовые) переходы в эритроцитарных мембранах при изменении температуры, рН и солевого состава среды в физиологически допустимых границах. Показано, что в условиях Крайнего Севера и Арктических пустынь Северного Ледовитого океана развитие «полярной одышки» связано со структурными переходами в эритроцитарных мембранах. Заложены физико-химические основы формирования системной патологии клеточных мембран. Показано, что ишемия миокарда, обусловленная этими изменениями, может приводить к внезапной смерти. Сегодня новые наукоемкие нанотехнологии успешно разрабатываются в НИИ биохимии СО РАМН. К ним следует, прежде всего, отнести запуск в лабораторных условиях и отработку технологических процессов производства рекомбинантного аполипопротеина А-I человека. Интерес к этому белку в мировом сообществе огромен. Он связан с участием его в обратном транспорте холестерина из периферической крови, эндотелия кровеносных сосудов в печень, где происходит превращение его в желчные кислоты, которые затем секретируются в кишечник. Именно нарушение этого механизма способствует преждевременному развитию атеросклероза, ишемической болезни сердца, поражению сосудов мозга, приводящих к сердечно-сосудистым катастрофам (инфарктам, инсультам). В итальянской популяции, проживающей вблизи Милана, был выявлен неизвестный ранее фенотип аполипопротеина А-I (апо А-IMilano), связанный с заменой аминокислотного остатка аргинина в позиции 173 полипептидной цепи на цистеин. Представители этой популяции редко болеют сердечно-сосудиcтыми заболеваниями. В экспериментах на лабораторных животных в Италии, США, Швеции продемонстрирована высокая эффективность применения рекомбинантного апо А-IMilano в задержке развития и даже регрессии атеросклеротических бляшек на стенках артериальных сосудов. В медицинских центрах США в последние 5 лет уже проводятся клинические испытания рекомбинантных форм апо А-I и апо А-IMilano. Препараты вводятся в кровь в чистом виде или в комплексе с фосфолипидами больным сердечно-сосудистыми заболеваниями с целью регрессии атеросклеротических бляшек. В ближайшее время, по-видимому, будут опубликованы результаты второго этапа рандомизированных исследований. В России такие исследования, к сожалению, не проводятся. После того как будут запатентованы новые технологии получения лечебного эффекта за рубежом, использование их в России станет возможным только после покупки соответствующих лицензий. Белок апо А-I имеет рецепторы на клеточных мембранах многих клеток, в том числе и на макрофагах. Это позволило нам разработать технологию направленного транспорта в клетки ряда лекарственных препаратов. Впервые показана в условиях эксперимента высокая эффективность направленного транспорта в инфицированные микобактериями клетки (макрофаги) противотуберкулезных препаратов первой линии (изониазид, рифампицин). Известно, что главными депо бактерий туберкулёза и местом их размножения являются резидентные макрофаги. Целевая доставка с помощью апо А-I в эти клетки лекарственных препаратов очень эффективна. Во-первых, выявлена высокая связывающая способность апо А-I по отношению к изониазиду. Во-вторых, комплекс апо А-I-изониазид снижает токсическое действие препарата. В-третьих, обладая детергентными свойствами, апо А-I усиливает лечебный эффект препарата. Мы надеемся, что этот препарат будет достаточно эффективным и против лекарственно устойчивых форм туберкулеза. Значение этой проблемы сегодня трудно переоценить. Начиная с 1993 года, заболеваемость туберкулезом населения России прогрессивно увеличивается. Эта негативная тенденция особенно ярко проявляется на территории Сибири и представляет большую социальную угрозу. Миграционные потоки населения её значительно увеличивают. В России возрастает не только заболеваемость туберкулезом, но и смертность от него. Лидирующие позиции здесь также занимает Сибирский федеральный округ. Необходимость решения всех этих проблем существенно возрастает в связи с использованием в перспективе труда зарубежных специалистов. Мы надеемся, что опыт НИИ биохимии СО РАМН, который многие годы занимался изучением проблемы адаптации человека к экстремальным условиям Сибири и Азиатского Севера, арктических пустынь Северного Ледовитого океана, может быть и полезным и значительным. Фото В. Бобрецова стр. 2