Органическая химия

История любит циклы  и повторы. Так и в моей научной деятельности все идет по циклу. На первом курсе я пришел в лабораторию, которая хоть и называлась лаборатория ядерного магнитного резонанса, но имела в своем составе группу химиков-органиков. Три года я делал курсовые и осваивал азы органической химии в этой группе. Далее любовь к технике привела меня в лабораторию жидкостной хроматографии и я стал осваивать аналитическую химию - науку, которая отвечает чего и сколько содержится в образце. Там я и защитил кандидатскую.

Далее поработал в институте как химик-аналитик, но исследовал уже белки с помощью масс-спектрометрии. Приехал сюда в лабораторию системной биологии и протеомики, тоже белки, тоже масс-спектрометрия, но нужно им провести работу по органической химии. В общем, цикл замкнулся, но теперь я знаю, зачем нужны эти молекулы, которые я делаю, и более того, сам же и буду скармливать их живым клеткам и смотреть, что происходит с белками внутри клеток и проводить их анализ (аналитическая химия) методом масс-спектрометрии. Это краткая вводная часть. Теперь попробую неспеша рассказать, чем же я занимаюсь. Мне понадобилось 13 лет, чтобы в этом хоть чуть-чуть разобраться. Поэтому и вам все и сейчас не объясню, но понемногу начну.

Итак, органическая химия. Определения и систематику приводить не собираюсь, сам в ней не уверен, кому интересно прочитает в википедии например, или в учебниках. По мне, так органика - это все про молекулы и различные соединения, содержащие углерод. Все знают С2Н5ОН, но это лишь один из примеров, а на сегодняшний день счет органическим молекулам идет на десятки миллионов. Зачем так много? Затем, что их на самом деле мало. В первую очередь органическую химию рассматривают как "поставщика" молекул для лекарств, например аспирина. Но порой болит не только голова, да и аспирин от головной боли не всем подходит. В общем, на каждую болячку нужно таблетку. Вот тут то самое интересное и начинается. Нужно знать формулу. Можно подсмотреть у природы, и сделать тоже самое, например витамин В12.

Но большая часть лекарственных средств все таки синтетические молекулы, не встречающиеся в природе. Теперь пойдет математика. Для соединения состава С5Н12 возможно 3 изомера (три разных соединения из этих атомов: 5 штук углерода и 12 водорода), для С6Н14 - 5 изомеров, С10Н22 - 75 изомеров, а для С20Н42 - 366319. В молекуле В12 углеродов 63, а водородов 88 (С63Н88), а ведь есть еще и азот, кислород, фосфор, даже атом кобальта. Число изомеров такого состава думаю уже превышает число атомов во вселенной. А как же наука, она же должна иметь модель, изучать закономерности, предсказывать, в конце концов?! Факты таковы, что на настоящий момент, предсказать формулу соединения невозможно. Можно, скажем так, сделать грубую заготовку, проверить ее на активность. Повторить процесс 10 000 раз, и оп-па, получили активность (если повезет). Статья в журнале, патент, контракты с фармкомпаниям - это первая польза от этого ))). А дальше уже "тюнинг" молекулы. Ее изучение, ее изменение, снова изучение уже измененной и снова тысячи и тысячи экспериментов. Так примерно и рождаются современные лекарства. Предсказать формулу на компьютере или в голове, даже гениальной, невозможно. Перебирать все варианты - атомов во вселенной не хватит. Ну а компромисс известен. Придумал - проверил, придумал - проверил. Достаточно ли при этом этих жалких десятков миллионов соединений? Нет. Современные поточные системы скрининга (поиска) активности позволяют проверять сотни тысяч соединений в год, а каждая уважающая себя фармкомпания имеет такие лаборатории. Так что их все уже проверили, все эти миллионы, и не по разу.

Случаются и забавные вещи. Например Виагра. Изначально делали препарат от повышенного давления. Помогал от давления не важно, но обнаружился всем известный эффект. Простой пример, что ищут наугад и находят неожиданно. Но без существующих моделей, без созданной инфраструктуры по синтезу, скринингу и изучению, без компьютерных расчетов, без всей этой науки ничего бы не получилось. Скорее обезьяны напечатают "Войну и мир".

В общем, удачи всем нам, чтобы находились побольше новых формул и число побежденных заболеваний все возрастало и возрастало. Ну а что делаю я, об этом в следующей серии.