Химики Вышки разобрали COVID -19 на молекулы
В этом году факультет химии НИУ ВШЭ объявляет второй набор в бакалавриат. Главное, что получают в Вышке студенты – это возможность заниматься научной работой уже с первого курса, в том числе на базовых кафедрах и в лабораториях РАН. Сегодня ученые-химики ведут исследования по самым актуальным темам, например, дизайн лекарств и COVID-19.
Эксперты Вышки и Института органической химии Российской академии наук написали обзор «Молекулярные основы патогенеза COVID-19», в котором разложили по полочкам то, как вирус проходит в организм, как он обходит иммунную систему, и что нужно сделать, чтобы его остановить. Авторы приводят методы моделирования лекарств от коронавируса и последние результаты этой работы.
Параллельно с написанием обзора эта же команда химиков занялась моделированием ингибитора главной протеазы COVID-19 – вещества, способного заблокировать развитие вируса в организме. Для моделирования в простых случаях используется процедура докинга, или стыковки, которая названа так по образу и подобию дока и корабля, в него входящего.
Игорь Свитанько, заведующий базовой кафедрой органической химии Института органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН
В случае с коронавирусом обычный докинг не работает, поэтому мы используем свою разработку – принцип “докинга по поверхности”, когда исследуется связывание лекарства не с конкретным активным центром, а со всей поверхностью белка. В нашей с коллегами статье, которая выходит в июле в журнале «Mendeleev Communications», рассказывается о двух давно применяемых в медицине веществах, которые, согласно расчетам вышеописанным методом, вероятно, могут быть лекарствами против коронавируса. Этот путь – найти дополнительную активность известного препарата – может быстрее привести к появлению массового препарата, поскольку направленный синтез и длительные испытания совершенно новых лекарств гораздо сложнее.
Но, конечно, новые лекарства тоже моделируются и синтезируются, и здесь работу химикам облегчает доступ к суперкомпьютеру Вышки. Без этого провести подобные исследования было бы намного сложнее, ведь для любого молекулярного моделирования требуется огромное количество вычислительных ресурсов.
Компьютерный дизайн биологически активных соединений (например, лекарств) – это тема, которую ведут лаборатории Института органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН. И это тема одного из спецкурсов факультета химии НИУ ВШЭ. В одной из лабораторий ИОХ РАН в 2014 году синтезировали лекарство против лейкемии, в 2017-м – против ревматоидного артрита, в 2020-м включились в моделирование лекарства против текущей напасти. В планах на 2020-2021 годы – моделировать лекарство еще до того, как болезнь расползлась по миру. Например, сейчас идет работа над структурой ингибитора белка вируса G4 EAH1N1 (новый свиной грипп), который недавно обнаружили китайцы и поняли, что эта зараза опаснее, она гораздо быстрее передается от человека к человеку, чем COVID-19.
Студенты 1 курса факультета химии Вышки, работающие в этой лаборатории, уже опубликовали статью по моделированию противораковых препаратов. Следующий этап – организация собственной лаборатории молекулярного моделирования в НИУ ВШЭ – для студентов, желающих дать человечеству новые практически важные соединения, не только биологически активные.
Основное отличие образования на факультете химии Вышки в том, что студенты начинают неимитационную научную работу максимально рано, а образование и научная работа представляют собой неразрывное целое. Научная работа входит в учебный план студентов со второго курса, и предполагает, что студент занимается ею и все свое свободное время. Это дает эффект – публикации, повышенная стипендия, научные проекты в Вышке и участие в грантах институтов, конференции (не только и не столько студенческие) и диплом. Ведь научные исследования – это и есть цель и конечный результат обучения на факультете.
По словам Виталия Котова, декана факультета химии, первый набор студентов получился разнородный. «Но потенциал у ребят хороший. Для нас важно, чтобы они встроились в систему обучения и преодолели трудности начального этапа университетской жизни», – рассказывает он.
Факультет химии появился в Вышке при поддержке Российской академии наук. Его базовые кафедры сформированы в четырёх Институтах РАН, учебные программы также разработаны сотрудниками академии. Впрошлом году факультет провел первый набор на бакалаврскую программу «Химия». В этом году впервые будет проведен набор на бюджетные места.На факультете работают ученые, занимающиеся самыми разными областями фундаментальной химии – от молекулярного моделирования и квантовой химии, проницаемости мембран и металлокомплексного катализа до полного синтеза природных соединений и лекарств. Сотрудники факультета, одновременно руководя научными направлениями в своих институтах, доводят кратчайшим путем последние результаты химической науки до студентов факультета химии НИУ ВШЭ.
Для студентов была оборудована новая лаборатория в Институте общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова (ИОНХ РАН). Такие же лаборатории, по мере появления соответствующих химических курсов, будут организованы в трех других базовых институтах РАН – Институте органической химии, Институте элементоорганических соединений, Институте нефтехимического синтеза.
Особенность образовательной программы по химии – высокая концентрация практики, говорит руководитель программы, профессор, член-корреспондент РАН Андрей Ярославцев, поэтому открытие лаборатории – это важный шаг в развитии направления. По его словам, новый практикум отвечает всем современным требованиям и не уступает по качеству лабораториям в других учебных заведениях. Высоко оценивает Андрей Ярославцев и компетенции некоторых первокурсников.
Во всех базовых институтах РАН студенты факультета химии работают под руководством ведущих ученых страны, и студенты могут легко побеседовать о науке с академиками. Владимир Иванов, директор Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, отмечает, что фактически каждый студент получает персонального тьютора, который будет погружать его в настоящую науку, и они будут заниматься актуальными исследованиями под руководством ученых Российской академии наук. «В этом и заключается “фишка” базовых кафедр Высшей школы экономики институтов РАН: мы объединяем усилия, и получается синергия», – говорит он.