Nowy lek nigdy nie ujrzy światła dziennego? Polskie badaczki wiedzą, jak ocalić zapomniane cząsteczki

W laboratoriach chemicznych codziennie powstają nowe związki. Część to starannie zaprojektowani kandydaci na leki, część – eksperymenty poboczne, które miały tylko sprawdzić, czy dana reakcja zadziała. Te drugie najczęściej kończą żywot w szufladzie: zsyntetyzowane, opisane, niewykorzystane.

– „Syntezy do szuflady” to związki otrzymywane w laboratorium często bez jasno określonego celu czy dalszego zastosowania w projekcie – wyjaśnia dr Dorota Jakubczyk, kierowniczka Pracowni Chemii Medycznej w Instytucie Chemii Bioorganicznej PAN. Powstają, bo chemik chce np. przetestować nową reakcję. Ostatecznie jednak nie stają się wartościowymi kandydatami na lek i pozostają niewykorzystane. A przecież mogą się wśród nich znajdować przełomowe odkrycia.

Kiedy nie warto kontynuować badań

Z drugiej strony, odkrywanie leków to dziś w dużej mierze sztuka rezygnacji we właściwym momencie. Zanim jakikolwiek związek trafi do testów klinicznych, musi przejść dziesiątki etapów weryfikacji. Większość z nich odpada już na początku tej drogi, choć zbyt rzadko ktokolwiek zadaje pytanie, czy warto dalej inwestować w dany kierunek badań.

– Bardzo często projekty upadają z powodu problemów z selektywnością i toksycznością. Co to znaczy? Największym wyzwaniem nie jest znalezienie substancji aktywnej, która zabija np. komórki nowotworowe, ale takiej, która jednocześnie nie zabija zdrowych komórek pacjenta – tłumaczy dr Jakubczyk. Ten problem można czasem wychwycić jeszcze przed pierwszym eksperymentem, na etapie komputerowego projektowania cząsteczki.

Innym problemem pojawiającym się podczas badań są zbyt ambitne cele. – Oznacza to, że uczeni zaplanowali za dużo eksperymentów do wykonania w zbyt krótkim czasie. To skazuje projekt na niepowodzenie, nawet jeśli sam pomysł był genialny – mówi dr Jakubczyk. Może też np. okazać się, że potrzebny do dalszych badań związek chemiczny przestał być dostępny w handlu.

Gdy chemik spotyka biologa

Kluczem do uniknięcia takich ślepych uliczek jest coś, co brzmi banalnie, a w praktyce naukowej wciąż bywa rzadkością: wczesna współpraca chemików i biologów. – Bez takiej współpracy wczesne odkrywanie leków traci najważniejszy element, czyli możliwość sprawdzenia, czy dobrze zaprojektowana cząsteczka rzeczywiście odpowiada na ważne pytanie biologiczne – przekonuje dr Jakubczyk. – Chemik bez biologa może produkować związki bez potwierdzonego działania. Biolog bez chemika może mieć ważny model choroby, ale nie mieć narzędzi, żeby go skutecznie badać. Dopiero połączenie tych dwóch perspektyw pozwala wybrać cząsteczki, które warto rozwijać dalej.

Podobnie widzi to dr Dorota Kwiatek-Rożek z Instytutu Chemii Bioorganicznej PAN: – W nauce nie wystarczy coś wytworzyć. Trzeba jeszcze sprawdzić, czy to działa, opisać to w sposób użyteczny dla innych i włączyć w obieg wiedzy. Dopiero wtedy cząsteczka ma szansę stać się początkiem realnego odkrycia, a nie tylko kolejnym wynikiem do publikacji. Bez testowania, profilowania biologicznego i włączania związków do bibliotek wiele z nich może pozostać niewykorzystanych w praktyce – dodaje.

Obie badaczki, absolwentki Wydziału Chemii UAM z doświadczeniem zdobytym za granicą, pracują na styku chemii, biologii, zaawansowanego obrazowania i chemii medycznej. Razem tworzą Centrum Biologii Chemicznej w poznańskim Instytucie Chemii Bioorganicznej PAN.

Infrastruktura jest niezbędna

To brak dostępu do odpowiedniej aparatury bywa główną przeszkodą, przez którą obiecujące hipotezy nigdy nie doczekują się sprawdzenia. Nie każdy zespół naukowy – a tym bardziej nie każdy startup biotechnologiczny – dysponuje sprzętem niezbędnym do sprawdzenia, czy cząsteczka rzeczywiście działa biologicznie tak, jak zakładano na papierze.

Odpowiedzią jest prowadzony przez badaczki program bonów usługowo-doradczych POL-OPENSCREEN 2.0, finansowany z budżetu Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Dzięki niemu naukowcy pracujący w dziedzinie chemii, biologii, farmacji czy nauk medycznych mogą przejść od hipotezy badawczej do konkretnych danych eksperymentalnych, czyli tzw. proof of concept, bez budowania własnego zaplecza laboratoryjnego. Program włącza jednocześnie polskich naukowców w europejską infrastrukturę EU-OPENSCREEN ERIC, wspierającą badania nad biologią chemiczną i wczesnym odkrywaniem leków.

W praktyce oznacza to dostęp do szybkiego testowania dużych kolekcji związków w poszukiwaniu tych, które wykazują pożądany efekt biologiczny – a także do bibliotek związków chemicznych, własnych lub tych zgromadzonych w ramach europejskiej sieci. Dzięki bibliotekom wyniki pojedynczych badań przestają być izolowanymi ciekawostkami i stają się częścią wspólnego zasobu wiedzy.

Wartość porażki

Paradoksalnie, jednym z najważniejszych efektów takiej weryfikacji bywa wynik negatywny. Związek, który nie działa albo wywołuje niebezpieczne skutki uboczne, to nie porażka – to oszczędność czasu i pieniędzy, które można wykorzystać gdzie indziej. W świecie, w którym coraz więcej hipotez generują modele sztucznej inteligencji, eksperymentalne potwierdzenie w realnym układzie biologicznym staje się jeszcze cenniejsze.

Do końca 2028 roku Instytut Chemii Bioorganicznej PAN w Poznaniu przyzna łącznie dziesięć bonów badawczych dla projektów o największym potencjale. Kolejne nabory zaplanowano na 31 marca 2027 i 31 marca 2028 roku. Dla naukowców to szansa, by ich cząsteczki nie skończyły w szufladzie – tylko na drodze, która zaprowadzi je dalej, niż ktokolwiek się spodziewał.

Chcesz znaleźć więcej inspirujących podróży, fascynujących odkryć i opowieści ze świata nauki? Skorzystaj ze specjalnej oferty prenumeraty magazynów National Geographic Polska i National Geographic Traveler.