28 мая, пятница  |  Последнее обновление — 19:49  |  vz.ru
09:41 Разработан проект развития отечественной ядерной медициныВсе новости лентой
Видео RSS

Тайны свертываемости крови

Скопируйте код и вставьте в свой блог:
Беседа академика российской академии естественных наук заведующего кафедрой биофизики МГУ Всеволода Твердислова с профессором этой же кафедры Фазли Атауллаханов в эфире телеканала Russia.ru.
Также по теме:

Всеволод Твердислов: Дорогие друзья, уважаемые коллеги! Мы продолжаем наши встречи с российскими учеными, активно работающими в фундаментальных науках. И сегодня мы встречаемся с замечательным биофизиком Фазли Атуалахановым, моим давним знакомым и давним другом, профессором кафедры, где мы вместе работаем, кафедры биофизики. Биофизика – это замечательная наука, которая занимается строением биологических объектов на разных уровнях и физическим механизмом, изучением физических механизмов функционирования биологических систем на всех уровнях – от субмолекулярного, т.е. долей молекул, до биосферного. Мы изучаем механизмы. В конце прошлого века было сделано, мне кажется, два замечательных достижения биофизиками. Это идея, воплотившаяся в научной теории об автоволновой самоорганизации в активных средах (сегодня мы будем об этом говорить в связи с кровью) и о молекулярных машинах. Вот и то, и другое, мне кажется, что совершенно необычным образом изменило мир молекулярной биологии. И вот об этом я прошу Фазли Амаятовича рассказать. Вот свертывание крови – как это связано с болезнями, как это связано с фармакологией. Я, может быть, немножко долго говорил, но зато я, может быть, дал возможность...

Фазли Атауллаханов: Спасибо за очень важное введение, это меня освобождает от необходимости долго говорить вводные слова. Я перейду прямо сразу к свертыванию крови. 50% всех смертей, без исключения, которые происходят в человеческом обществе, происходят, непосредственной своей причиной имеют нарушение свертывания. У человека может быть травма, у человека может быть опухоль, у человека может быть нарушения в почках – все это само по себе не смертельно. Но если при этом нарушается свертывание крови, а оно очень часто нарушается, то это почти всегда приводит к смерти. И поэтому проблема гемостаза, проблема того, почему свертывание может нарушаться, она проблема исключительной медицинской важности. Если взять и порезать, например, палец, мы увидим, что начинает вытекать кровь и через некоторое время эта кровь загустевает, превращается в некоторую твердую корочку – кровотечение останавливается. Если смотреть глазами физика на этот процесс, то происходит переход как бы из одной фазы в другую: жидкость превращается в твердое тело. Примеров тому у нас много: ну, например, замерзает вода, замерзают разные жидкости. Но давайте на минутку представим себе ведро с холодной водой, с переохлажденной водой, в которую бросили затравку – кристаллик льда. И если вся вода готова превратиться в твердое тело, то мы увидим, как от этого кристаллика побежит волна кристаллизации и все ведро замерзнет.

В. Твердислов: Разрастется этот кристаллик.

Ф. Атауллаханов: Разрастется во все стороны, побежит такая волна твердого состояния, и вся жидкость превратится в твердое тело. Кровь в этом смысле – аналог переохлажденной жидкости. Но удивительное отличие состоит в том, что, когда кровь сворачивается, то она сворачивается не вся. Бежит вот эта волна перехода в твердое тело, бежит некоторое время и после чего спонтанно, самопроизвольно останавливается. Все точки крови обладают свойством легко сворачиваться, а тем не менее, когда процесс начинается, свертывание происходит только в какой-то части и прекращается.

В. Твердислов: Фазли, можно я напомню Ваш образ, который я помню Вашей лекции?

Ф. Атауллаханов: Конечно.

В. Твердислов: Вы сказали, что, если бы процесс свертывания крови не останавливался, мы стали бы одним большим тромбом все, целиком.

Ф. Атауллаханов: Да, мы бы получили замечательный слепок нашей кровеносной системы. Это необычайное свойство крови – способность, с одной стороны, сворачиваться по законам, очень похожим на законы автоволн, их распространения и формирования, а с другой стороны, а с другой стороны, способность останавливаться – открыли в этой науке, в науке о нелинейных системах, в науке об активных средах некую новую главу. По сути дела, перед нами пример самоорганизующейся системы, которая изнутри, внутри себя, в своих физических свойствах содержит некую информацию о том, как процесс должен происходить до какого-то момента, как потом остановиться и как сформировать пусть и примитивную, но некую структуру, которая вполне отвечает задачам: маленькая ранка – маленький сгусток, большая рана – большой сгусток и так далее. Система сама умеет измерять пространство, время и формировать нужный барьер. Так вот, наши исследования, которые начинались абсолютно как физические исследования, как изучение феноменов чисто физических, неожиданно пришли к результатам, которые имели непосредственное отношение к медицине. Мы сделали специальное нанопокрытие, которое имитирует повреждение стенки сосуда – не всю кровь сразу активирует к свертыванию, а запускает процесс так, как он запускается в сосуде. Мы имитируем поврежденную стенку, и от нее начинает расти сгусток. И вот тут вот как раз и мы можем воочию наблюдать эти два процесса. Когда сгусток растет – это процесса автоволновой, самоподдерживающийся. Новые факторы, вызывающие свертывание, вызывают образование все новых и новых факторов, и этот процесс, вот как волна горения, в точности, вот когда одна порция сгоревшего материала поджигает новую, свежую, точно так же и в крови распространяется эта волна. Но почему она распространяется до определенного предела и не бежит дальше? Вот тут оказалась удивительная загадка природы: в процессе образования веществ, запускающих свертывание, образуются новые вещества.

В. Твердислов: А сколько стадий, сколько вот участников этого процесса.

Ф. Атауллаханов: Минимум 20 белков участвуют в этом процессе и два десятка разных ферментивных стадий.

В. Твердислов: И они все существуют у нас в плазме всегда, да?

Ф. Атауллаханов: Они всегда все есть, и в любой момент можно поджечь это.

В. Твердислов: В плазме крови, естественно.

Ф. Атауллаханов: Плазму крови в любое время можно поджечь, и она начнет сворачиваться. И аналогию вот тут можно привести такую: как вот представьте себе, что горит степь, выгорает трава, но после сгорания травы образуется материал, который может вспениваться. И запускается вторая волна – волна образования пены, которая догоняет волну горения, захлестывает ее и гасит.

В. Твердислов: Великолепно!

Ф. Атауллаханов: И тогда пожар у нас будет локализован, он не уйдет очень далеко, выгорит только определенный участок. Вот кровь научилась делать такие штучки. И что самое приятное, конечно, это когда мы этот процесс регистрируем...

В. Твердислов: Визуализируем.

Ф. Атауллаханов: Визуализируем, да. Мы просто снимаем кино, как это все происходит, мы видим все стадии этого процесса, и поэтому диагностика резко улучшается. Свертыванием занимались с точки зрения лечения больных, занимались сотни лет, и никакого прогресса! Хотя все белочки, все отдельные молекулярные элементики были известны, разжеваны и подробно изучены. И пока не задались совершенно академическим вопросом...

В. Твердислов: Пространства и времени, да?

Ф. Атауллаханов: Да, как там это все развивается в пространстве и времени (казалось бы абсолютно физический вопрос, далекий от медицины), ответы на практические медицинские вопросы найти не удавалось. И вот в отличие от других моих работ – а я довольно много времени провожу на Западе, у меня там лаборатория, и многие исследования до сих пор можно делать только там, здесь недостаточно средств и возможностей – но вот эта работа родилась в России, вся полностью была сделана здесь, нашими людьми, на наши, можно сказать, крохи финансовые, которые только можно было добыть. Ну, правда, немножечко мы, конечно, заимствовали, деньги получаем и по западным грантам на проведение этих работ.

В. Твердислов: Но это наш секрет.

Ф. Атауллаханов: Но это наш секрет.

В. Твердислов: Коллеги, я просто хочу сказать, что Фазли никогда не скажет: что он тот человек, который является в мире создателем автоволновой модели свертывания крови. Он потупился сейчас, и это правильно, вот. Он этого не скажет, но просто я с удовольствием это отмечаю. Это редкий случай, когда в чистом виде отечественная наука сделала вот такой мощнейший прорыв. Фазли, скажите, вот когда Вы разложили по полочкам не временные стадии только системы свертывания крови по реакциям, а во времени и пространстве – это совершенно новая физика и биология вот этого процесса открылась, – скажите, вот теперь мы можем думать уже о том, на какой стадии, в каком месте мы будем лечить плохое свертывание.

Ф. Атауллаханов: Безусловно.

В. Твердислов: Лекарство здесь и лекарство здесь.

Ф. Атауллаханов: Безусловно.

В. Твердислов: Вот расскажите, хоть что Вы думаете, даже если это еще не все случилось.

Ф. Атауллаханов: Это почти уже случилось. Когда человеку поставили искусственный клапан сердца или сделали какую-то операцию, в сосуд что-то вшили (сейчас этого очень много), человека сажают на препараты навсегда, он начинает пить аспирин, как минимум. А то и ворфарен (?) и еще другие какие-то препараты. Препараты, которые делают, вообще-то говоря, страшное дело. Эти препараты давят функцию печени по производству белков вообще. И при этом давится производство белков свертывающейся системы, и она таким образом поджимается. Ну согласитесь, что довольно варварский метод регулировать такую сложную систему – подпортить печенку, для того чтобы меньше производить этих белков. Конечно, когда стали ясны принципы и появилась диагностическая техника, сразу стало ясно, что можно делать прицельные лекарства – точно, адресно, молекулярно. Примерно три года тому назад мы с нашими коллегами из вычислительного центра МГУ, значит, во главе с профессором Тихонравовым и с доктором Сулимовым, которые развивают направление, которое так вот довольно грубо называется “докинг”. Это как бы причаливание малых молекул к молекулам белков.

В. Твердислов: Драг-дизайн – это тоже самое или нет?

Ф. Атауллаханов: Драг-дизайн – это да, это чуть более точное название того, что делается.

В. Твердислов: Драг-лекарства, драг-дизайн...

Ф. Атауллаханов: Да, создание новых лекарств. Вот мы с нашими коллегами, используя разработанные ими методы и используя разработанные технологии параллельных вычислений, которыми славится Московский университет, очень активно поработали. Мы в течение примерно полугода разработали соответствующие программы для создания веществ, которые действуют прицельно на те молекулы, которые мы им указали.

В. Твердислов: Это, фактически, моделируется взаимодействие молекул, комплиментарное такое, дополнительное, в пространстве: подходят или не подходят молекулы. Лекарства к белкам нашим свертывания, да?

Ф. Атауллаханов: Да. В общей сложности было проанализировано несколько десятков тысяч гипотетических веществ. Мы выбирали их, в основном, ориентируясь на то, что людьми уже синтезировано, что может быть сделано, но синтезировалось для каких-то совершенно других целей. И, проанализировав эти несколько десятков тысяч, было отобрано несколько десятков – примерно две сотни разных веществ, которые мы попробовали уже экспериментально. Из этих двух сотен десяток веществ, удалось отобрать примерно десяток веществ, которые обладают рекордными характеристиками. На сегодня они по своим свойствам превосходят все известные лекарства в этой области. И сейчас идут активные испытания этих препаратов. Думаю, что через год, может быть, ну, вообще говоря, даже, может быть, раньше, начнутся уже клинические испытания.

В. Твердислов: Фазли, можно перебить?

Ф. Атауллаханов: Да.

В. Твердислов: Значит, испытания in vivo или in vitro? In vivo, соответственно, в живой системе, в организме, in vitro – в стекле. Вот как идут испытания?

Ф. Атауллаханов: Значит, процесс выглядит так. После того как в компьютере появилось подходящее вещество-кандидат, мы его заказываем синтезировать или достаем где-то уже синтезированное из библиотеки химических веществ и сначала проверяем адресно. Вот мы планировали сделать вещество, которое влияет на вот этот фермент, на вот тромбин, например. Мы берем просто тромбин, заставляем его работать в пробирке, добавляем это вещество и смотрим, насколько оно влияет так, как мы хотели. А мы хотим, чтобы это влияние было при исчезающе малых концентрациях вот этого вот потенциального лекарства. Наши “чемпионы” обладают такими характеристиками. Значит, если этого вещества находится в миллилитре крови находится 10 в минус десятой грамма, оно выполняет свои функции.

В. Твердислов: Это передовые характеристики.

Ф. Атауллаханов: Это уже концентрации, которые можно сравнивать только с гомеопатическими. Мы уходим из области классической химии. Но при этом действие абсолютно целенаправленное.

В. Твердислов: И самое главное – снимаются артефакты действия на печень, на мозг, на нервные клетки...

Ф. Атауллаханов: Конечно, конечно! Это и есть главная цель. Чем более избирательное вещество мы сделаем, тем меньше вероятность того, что оно еще что-то попортит, потому что его можно давать буквально ровно столько молекул, сколько надо, чтобы отрегулировать нужный процесс. А их высокая способность связываться исключительно, целенаправленно с адресом позволяет избежать любых других побочных действий. И вот сегодня мы как бы в преддверии клинических испытаний, и мы можем подвести итог: сколько времени занимало бы создание такого препарата традиционными методами?

В. Твердислов: Поколения.

Ф. Атауллаханов: Синтезы десятков тысяч веществ – это целые институты, целые испытательные центры в течение минимум 10-ти лет.

В. Твердислов: Я сказал: поколения.

Ф. Атауллаханов: Да. Минимум. Это если это как бы национальная программа или огромная фармацевтическая компания. А мы что – мы маленькая лаборатория. Этим занималось трое теоретиков и двое экспериментаторов, и задача была решена не за 10 лет, а вот три года назад только мысль появилась о том, что это нужно делать.

В. Твердислов: Зато какая!

Ф. Атауллаханов: А в конце этого года, надеюсь, мы уже все биологические испытания закончим.

В. Твердислов: Вот на самом деле, можно, я еще раз скажу: ведь фактически идет речь от идеи автоволновой самоорганизации в физических, химических, биологических, экологических системах (когда-нибудь мы еще поговорим про экологические системы), ведь фактически получилось, что от общей идеи пришли к конкретному медицинскому воплощению.

Ф. Атауллаханов: Да. Да, сегодня можно говорить о том, что кагуалогия (?) вообще меняется, полностью, вся – начиная с диагностики и кончая препаратами, которыми мы будем лечить эти болезни. И все потому, что мы стали понимать, что для чего нужно: какая молекулярная реакция, какая молекула что именно делает в этом процессе.

В. Твердислов: Спасибо, Фазли. Мне было интересно, и я думаю, что если было интересно нашим зрителям, то наша наука приобретет новых и сторонников, и учеников, и студентов. Мы для этого и выступаем. Спасибо!



 
Взгляд