Химику Валерию Фокину в начале октября пророчили Нобелевскую премию по химии, хоть претенденты и не известны по законам ее проведения. Тем не менее, все русские СМИ буквально взорвались материалами и интервью с Валерием. Мы на ПостНауке познакомились с ним прошлой весной, когда еще такого ажиотажа не было, и сейчас Валерий записывает для нас курс по новой химии, который мы планируем выпустить в конце ноября-начале декабря. Валерий в октябре открыл в МФТИ свою лабораторию химического синтеза и катализа, но вообще он постоянно летает из России в США, где продолжает свои исследования, поэтому то, что ПостНауке удалось побывать в его лабе – большая удача, которой мы с вами и делимся. Нам удалось поснимать ученых, в ней работающих, и самого Валерия, который рассказал нам о том, что такое клик-химия, в чем ее основные принципы, какие у нее перспективы и кто будет развивать эту новую область знаний. Но все по порядку.
Клик-химия. Начало
История этого направления в химии не такая длинная, начинается она всего с 1997 года, когда появился сам термин, а в 2001 году Барри Шарплесс опубликовал первую статью-обзор по концепции клик-химии в журнале. Говоря про клик-химию, Валерий сравнивает ее с идеальным инструментом, который позволит строить новые молекулы как из кубиков конструктора. Его любимый образ – это застежка-фастекс на сумке. На съемках он использовал для примера сумку нашего оператора, в которой тот хранит камеры. Эта застежка ко всему прочему имеет и характерный звук «клик». Такой «клик» позволяет гарантировано строить реакции, когда набор каких-то элементов всегда будет давать один и тот же результат и при этом необратимо. То есть это такой молекулярный конструктор, набор химических реакций, процессов, для того, чтобы синтезировать молекулы наиболее эффективным образом.
Валерий Фокин: «То есть идея в том, что A+B дает C и ничего больше. И работает это всегда и в любых условиях. Основная идея клик-химии в том, что если мы представим, что у нас есть два реагента, то реакция пройдет всегда и везде. Соответственно получится необратимая связь, застежка, которая и позволит нам соединить 2 реакционноспособных блока, две молекулы во что-то одно. И связь эта необратимая».
Зачем клик-химия нужна, ну, во-первых, она открывает огромные возможности в фармацевтике, но об этом позже, во-вторых, позволяет лучше понять, как работают молекулы, чтобы проследить судьбу каких-то соединений, отвечающих за различные заболевания, то есть каким образом это случается на молекулярном уровне. В ситуации болезней необходимо оказаться на месте событий, там, где это всё происходит, и, соответственно, ввести туда метки, чтобы увидеть всё своими глазами в прямом смысле. И в этом случае методы клик-химии могут быть использованы в качестве такого репортера, который запускается в систему.
В чем особенность
Первое, что отмечает Валерий, что это не чистая наука, не химия в ее традиционном варианте, а новая область на стыке различных дисциплин, которой будут пользоваться и биологи, и химики, и врачи. То есть опять-таки она — универсальный инструмент, эдакий рецепт, когда есть набор реагентов и инструкция, как ими пользоваться в различных случаях и для разных целей.
ВФ: «Вообще это область очень междисциплинарная, и задача химиков была сделать некий набор реагентов и реакций, которые позволяли бы как угодно использовать их, не важно в какой области. Люди не обязательно должны быть химиками, чтобы пользоваться результатами этой науки. Это как компьютер, как черный ящик, в котором происходит много процессов, но пользователи получают только конечный результат».
Новые профессии
Именно поэтому химик-будущего – это тоже такой универсальный солдат, который имеет базовые знания в химии, биологии и медицине. Если же говорить о последней, то в ней как раз и открываются широкие возможности. Это то, что Валерий называет «аптекой будущего», когда медицина станет не просто персонализированной, а методы клик-химии позволят собирать лекарства прямо в аптеке для разных людей и разных заболеваний. И тут, кончено, нужны и новые фармацевты и врачи, которые будут непосредственно с пациентом работать, начиная от приемов диагностики и заканчивая конкретными рецептами. То есть клик-химики будут развивать и искать те кирпичики и блоки, из которых будет собираться новый препарат.
Надо ли и возможно ли на самом деле стать клик-химиком – вопрос. Потому что это скорее философия, определенный подход, которым могут воспользоваться «классические» химики. Поэтому и идти скорее надо по традиционному пути обучения – через химический факультет и исследования именно в области химии, но с уклоном на катализ, на те реакции, которые могут быть полезны в контексте клик-химии. То есть важно химикам будущего понимать, как правильно использовать инструмент, под названием «клик-химия». При этом Валерий на базе своей лаборатории собирается запускать на Физтехе специальный курс, ориентированный на междисциплинарность, отмечая, что раньше в России подобных начинаний не было.
ВФ: «Специальная подготовка этих людей должна охватывать именно несколько дисциплин – минимальное количества химической науки они должны знать, конечно, понимать и представлять, что представляет органический синтез в самых простых его проявлениях. Должны знать медицинскую химию на уровне того, что они хотят получить. Если раньше всегда были полуэмипирические исследования – химики делали соединения, биологи их испытывали, медики потом испытывали на организмах и использовали их в клинических испытаниях, то сейчас взаимодействия происходят между всеми вовлеченными учеными, которые должны ориентироваться достаточно хорошо в химии, биологии, медицине, не будучи глубоко обученными специалистами в каждой из областей».
Перспективы
Сказать точно, как будут использованы методы клик-химии в будущем очень сложно. Быть может, она приведет к новым аптекам, где благодаря персонализированной медицине лекарства будут собираться индивидуально из различных компонентов. Также это может дать плоды в области создания новых антибиотиков, потому что бактериальный мир очень быстро приспосабливается к новым условиям, а значит нужно постоянно придумывать новые антибиотики, быть на шаг впереди у природы. Она же позволяет сделать новые открытия в области новых материалов. В любом случае, в будущем понадобятся ученые, которые смогут правильно воспользоваться разработками клик-химии.
ВФ: «В будущем самое интересное будет происходить в неожиданных и прикладных внедрениях этой химии. Не обязательно в промышленности, а в новых областях, которые мы сейчас даже четко не представляем. Скорее всего новые специалисты будут теми людьми, которые хорошо представляют себе, для чего нужны новые материалы, для чего нужны диагностические соединения, то есть какие заболевания каким образом можно диагностировать, каким образом их можно лечить, используя именно различные варианты молекул химического синтеза. То есть они сами будут не синтетическими органическими химиками, но будут знать, для чего они хотят получить что-то новое, какие соединения они хотят получить, чтобы решить их конкретную задачу. Клик-химию можно рассматривать как инструмент, если они будут знать, что в принципе у них есть инструмент, который позволяет сшивать молекулы или помечать их каким-то образом, то соответственно они будут использовать их в своих целях».
Если нет желания читать, можно посмотреть видео с Валерием Фокиным тут.
Автор: JuliaP
