В Питерской Вышке открылась лаборатория био- и хемоинформатики

В Школе физико-математических и компьютерных наук начала работу новая научно-учебная лаборатория. В ней исследователи и студенты Питерской Вышки будут анализировать структуру белков и создавать модели новых биологически активных молекул. Их работа поможет химикам, биологам и фармакологам, которые разрабатывают новые лекарства и методы лечения болезней.

iStock

Направление работы новой лаборатории — структурная биоинформатика белков и дизайн лекарств. Это значит, что специалисты лаборатории с помощью компьютерных моделей будут изучать молекулярную структуру белков: как она возникает, почему белок принимает именно такую форму, как структура определяет, за что будет отвечать белок. Эта информация поможет создавать лекарственные молекулы, которые будут связываться с тем ли иным белком-мишенью.

Почему это важно

Когда исследователи начинают разрабатывать новое лекарство, в первую очередь они определяют белок-мишень, на который будет воздействовать препарат. В организме человека, как правило, белки играют главную роль в развитии заболеваний или патологий. Например, мутации в гене, который кодирует белок гемоглобин, могут привести к нарушению его структуры и развитию анемии (малокровия). Поэтому важно в самом начале продумать, к какому белку-мишени будет прикрепляться лекарственное соединение и как оно будет влиять на его функцию.

Определять правильный белок-мишень — одна из задач, над которыми будут работать специалисты новой Лаборатории био- и хемоинформатики. Еще одна задача — конструировать оптимальную структуру лекарственной молекулы, которая будет связываться с белком. Это помогает увеличить шансы на то, что лекарство будет работать, не будет токсичным и не будет иметь серьезных побочных эффектов.

Кому полезна работа лаборатории

Лаборатория био- и хемоинформатики будет заниматься прикладными расчетами для химиков, биологов и фармакологов. Ресурсов лаборатории хватит на то, чтобы регулярно проводить расчеты с помощью методов компьютерного молекулярного дизайна — начиная от создания малых молекул и заканчивая сборками внутренних оболочек (капсидов) вирусов.

Юрий Порозов

Заведующий Научно-учебной лабораторией био- и хемоинформатики

Наша лаборатория полезна людям, которые хотят работать в области  рационального дизайна лекарств. Представим ситуацию — к нам поступает запрос от медицинского химика, который хочет вылечить ревматоидный артрит. Для лечения заказчику нужна молекула, которая будет связываться с белком-мишенью. И он может попробовать нарисовать и синтезировать эту молекулу самостоятельно. Потратит на это месяцы своей работы, и столько же — работы биологов. А в итоге молекула может оказаться токсичной или не будет работать совсем.

Мы с помощью своих компьютерных моделей и программного обеспечения сможем заранее рассчитать, свяжется ли та или иная химическая структура с белком-мишенью. Более того, в наших силах предложить заказчику несколько десятков моделей молекул, которые подходят под его запрос и в теории могут работать. Химикам и биологам останется только выбрать те из них, которые они смогут синтезировать, протестировать каждую из них и выделить несколько рабочих вариантов.

Кто еще занимается подобными исследованиями

Компьютерным моделированием молекул и исследованием структуры белков занимается компания BIOCAD, Институт органической химии УНЦ РАН, ПСПбГМУ имени академика И. П. Павлова, институт биомедицинской химии им. В. Н. Ореховича и несколько других лабораторий и групп в стране. Специалисты Питерской Вышки сотрудничают с этими и другими исследовательскими группами и центрами.

Так у Лаборатории био- и хемоинформатики есть общие проекты с НИИ детской онкологии, гематологии и трансплантологии им. Р. М. Горбачевой. Вместе с ними исследователи Питерской Вышки работают над созданием противоопухолевых средств — ингибиторов протеинкиназ B. Это вещества, которые подавляют развитие некоторых форм рака крови.

Кто может работать в лаборатории

Заведующий лабораторией Юрий Борисович Порозов и старший научный сотрудник Максим Александрович Гуреев имеют большой опыт работы в компьютерном моделировании и структурной биоинформатике. Они принимали участие в фундаментальных исследованиях научных фондов России и сотрудничали с ведущими российскими фармацевтическими компаниями.

Вместе с ними  в лаборатории работают пять студентов Питерской Вышки. Трое из них — магистранты программ Школы физико-математических и компьютерных наук. Чтобы присоединиться к команде исследователей, необходимо обучаться на магистерской или аспирантской программе и иметь опыт в области вычислительной биологии и(или) компьютерных науках (программирование, машинное обучение, анализ данных).

Под руководством сотрудников лаборатории можно проходить практику, писать научно-исследовательские и выпускные квалификационные работы. Студенты также могут принять участие в научных работах и стать соавторами исследовательских статей.