Химическая формула вещества может быть одна, но пространственное расположение молекулы имеет варианты, как правая и левая рука. Почему так происходит, как правые и левые варианты молекул отличаются по химическим свойствам и как это влияет на эффективность лекарств – эти вопросы легли в основу исследований, отмеченных Нобелевской премией по химии 2026 года.

Новый уровень фарминдустрии

В последние десятилетия количество инновационных препаратов, предназначенных для лечения самых разных, в том числе очень грозных болезней, выросло на порядок. Практически речь идет о качественном изменении всей фарминдустрии в новом тысячелетии. В основе этого процесса лежат фундаментальные исследования, за которые в 2026 году французский ученый Анри Каган и его японский коллега Кенсо Соаи удостоены Нобелевской премии по химии. Об этом «Петербургскому дневнику» рассказал кандидат химических наук, научный сотрудник филиала Петербургского института ядерной физики им. Б. П. Константинова – НИЦ "Курчатовский институт» – Института химии силикатов им. И. В. Гребенщикова Денис Лёзов.

«Все, что связано с фарминдустрией, поднялось на несколько уровней выше благодаря исследованиям нобелиатов нынешнего года Анри Кагана и Кенсо Соаи, – сказал он. – Их открытия позволили получать гораздо более биологически доступные и чистые препараты, чем это было возможно прежде. А значит эффективность лекарств резко возросла».

Следуя формулировкам Нобелевского комитета, Анри Каган и Кенсо Соаи были отмечены за открытие «нелинейных эффектов и автокатализа в асимметричном органическом синтезе». За этими формулировками стоит пространственное расположение органических молекул и связанные с этим различия в их химической активности. Правая и левая рука анатомически аналогичны, они отличаются только расположением в пространстве, но рукопожатие «правая-правая» и «правая-левая» будет в первом случае удобным, во втором случае – нет. Этот же принцип действует и на уровне органических молекул.

«Наш организм состоит из белков, а белки в свою очередь состоят из четкой последовательности аминокислот. Так вот аминокислоты могут вращаться как в левую сторону, так и в правую, то есть иметь разную хиральность. Но природа устроена сложнее. В природе существует преимущественно только левовращающиеся аминокислоты. Вот эту загадку и удалось раскрыть в своих исследованиях двум этим ученым», – пояснил Денис Лёзов.

Если в процессе химического синтеза получаются и правосторонние и левосторонние молекулы, то лишь одна из конструкций будет способна к активному химическому взаимодействию с мишенью. Вторая же будет бесполезной – не встроится в нужную конструкцию, либо даже вредной, оказывающей токсическое действие. Поэтому максимальной эффективностью будет обладать лишь биологически чистый препарат, то есть состоящий из молекул правильного пространственного расположения. Понимание этого фундаментального принципа и позволило резко повысить возможности создания эффективных лекарств и, как следствие, вывести фарминдустрию на новый качественный уровень.

«Если в процессе создания лекарств не избавляться от негативного фактора в виде второго стереомера, то есть молекулы, так расположенной в пространстве, что она не сможет взаимодействовать с мишенью и будет либо бесполезной, либо токсичной, то полученные лекарства будут менее эффективны и не позволят решать стоящие перед ними задачи – излечивать человека от болезней», – отметил Денис Лёзов, говоря о значимости научных результатов, полученных Каганом и Соаи.

Вторая Нобелевка

Денис Лёзов напомнил, что в 2001 году Нобелевская премия по химии была дана примерно за ту же тематику.

«Насколько мне известно, Анри Каган должен был получить Нобелевскую премию еще четверть века назад, потому что именно он был пионером в этой области. Но он не попал в список лауреатов, потому что количество претендентов ограничено, – говорит Денис Лёзов. – Он должен был уже тогда получить Нобелевскую премию, а получит ее только сейчас".

В 2001 году премию получил американский химик Барри Шарплесс совместно с Рёдзи Ноёри (Япония) и Уильямом Ноулзом (США) за работы в области каталитического асимметричного синтеза.

«Сравнивая нобелевскую премию 2026 года с премией 2001 года, стоит отметить, что между двумя исследованиями есть существенная разница. Например, в исследованиях Барри Шарплесса, Рёдзи Ноёри и Уильяма Ноулза прослеживается одна четкая линия – получение хиральных катализаторов для проведения стереоселективного синтеза, тогда как в исследованиях, проведенных Анри Каганом и Кенсо Соаи, прослеживается более глубокая фундаментальная составляющая – объяснение причин возникновения конкретного вида хиральности, того, каким образом возникают в природе конкретные молекулы с четким энантиомерным составом, то есть правосторонних и левосторонних молекул», – комментирует Денис Лёзов.

Лауреаты 2001 года, по его словам, сделали хиральный катализатор и начали подходить к синтезу энантиомерно чистых (только с нужной – правой или левой закруткой молекулы) лекарственных препаратов, а лауреаты нынешнего года углубились в механизм, как это происходит.

«Два состава нобелиатов – 2001 и 2026 годов – смогли завершить эту серию открытий. Поэтому мировой глобальный эффект их открытий огромен», – заключил ученый.