OSI zinātnieku darbi atzīti par 2023. gada nozīmīgākajiem zinātnes sasniegumiem Latvijā

Latvijas Zinātņu akadēmija (LZA) paziņojusi konkursa rezultātus par nozīmīgākajiem zinātnes sasniegumiem Latvijā 2023. gadā. Starp laureātiem ierindojušies divu Organiskās sintēzes institūta (OSI) zinātnisko grupu pētījumi. Lietišķās kīmijas kategorijās par nozīmīgākajiem darbiem atzīti OSI vadošā pētnieka, LZA korespondētājlocekļa Dr. Jāņa Velika un prof. Raivja Žalubovska vadītie darbi. Savukārt trīs pētījumi, kas izstrādāti OSI, saņēmuši LZA prezidenta atzinības rakstus.
Konkursā kopumā tika vērtēti četrdesmit deviņi pieteikumi: 17 – dabaszinātnēs, medicīnas un veselības zinātnēs, 14 – materiālzinātnēs un inženiertehniskajās zinātnēs, 14 – humanitārajās, mākslas un sociālajās zinātnēs un 4 – lauksaimniecības un mežzinātnēs. Desmit darbus, kas pārstāv galvenos zinātņu virzienus, LZA nosaukusi par konkursa uzvarētājiem.

Balvas par 2023. gada nozīmīgākajam sasniegumam zinātnē laureāti

Izstrādāts jauns reaģents fluoru saturošu molekulu iegūšanai

Dr. Jānis Veliks kopā kolēģiem no OSI – Ph.D. Nagarajan Ram Kumar, Dr.chem. Larisu Baumani un BIOR – Dr.chem. Dzintaru Začu izstrādājuši jaunu, daudzsološu reaģentu ērtai fluoru saturošu organisko savienojumu iegūšanai.

Zināms, ka fluora atoma ievadīšana organisko vielu molekulās ļauj mērķtiecīgi ietekmēt to bioloģiskās īpašības, tādējādi sintēzes metode šīs transformācijas veikšanai ir nozīmīgs rīks jaunu zāļvielu konstruēšanā. Lai gan fluora atomu jau patlaban varam sastapt katras piektās aktīvās farmaceitiskās vielas struktūrā, sintēzes metožu klāsts tā ievadīšanai joprojām ir stipri ierobežots un bieži vien iekļauj agresīvu un piesārņojošu reaģentu izmantošanu. Šie faktori stipri apgrūtina gan jaunu zāļvielu konstruēšanu, gan tehnoloģiski ērtu to ražošanas metožu izstrādi.

Pētnieku grupa izstrādājusi jaunu, stabilu un neagresīvu reaģentu, kas vara katalizatora klātbūtnē un zilās LED gaismas ietekmē ģenerē fluormetilradikāli – aktīvu, fluoru saturošu daļiņu, kas viegli pievienojas organiskajām molekulām. Jaunais reaģents būtiski paplašina ķīmiķu iespējas izmantot fluora atoma ievadīšanu, konstruējot jaunas potenciālas zāļvielas vai veidojot jaunas pazīstamu vielu iegūšanas tehnoloģijas.

Struktūras pašpielāgošanās principa izmantošana jaunu zāļvielu konstruēšanā

Prof. Raivis Žalubovskis kopā ar kolēģiem no OSI – Dr.chem. Jekaterīnu Ivanovu un Dr.chem. Ilonu Domračevu un Latvijas Biomedicīnas pētījumu un studiju centra (BMC) – prof. Kasparu Tāru, Dr.biol. Jāni Leitānu un  Dr.biol. Andri Kazāku parādījuši, ka potenciāls virziens jaunu pretvēža zāļvielu konstruēšanā ir struktūras pašpielāgošanās principa izmantošana.

Vēzis joprojām ir viens no izplatītākajiem nāves cēloņiem pasaulē, kas 2020. gadā vien prasīja gandrīz 10 miljonu dzīvību, tāpēc īpaši aktuāla ir inovatīvu pieeju meklēšana šīs saslimšanas ārstēšanai. Vēža šūnu augšanai būtiski nepieciešamo enzīmu darbības ietekmēšana ar zāļvielām ir vispārīgs princips, ko izmanto jaunu ārstniecības līdzekļu konstruēšanā. Tomēr līdz pat mūsdienām nav izdevies atrisināt fundamentālu selektivitātes problēmu – kā līdzīgu enzīmu klāstā ietekmēt tikai tos, kas nepieciešami vēža šūnu funkcionēšanai.

Zinātnieku grupai ir izdevies parādīt, ka problēmas risināšanai var izmantot struktūras pašpielāgošanās principu. Konstruējot jaunas zāļvielu molekulas, pētnieki to ķīmiskajā struktūrā ir iekļāvuši ierobežotas lokanības elementus.

Tie nodrošina zāļvielas molekulu spēju pielāgoties ietekmējamo enzīmu telpiskajai struktūrai, mijiedarbojoties ar vēža šūnu attīstībai būtiskajām olbaltumvielām, bet tai pašā laikā neietekmējot citu enzīmu darbību. Lai gan šī parādība ir pazīstama organiskajā ķīmijā, līdz šim tā nav tikusi izmantota jaunu zāļvielu konstruēšanā. Pētījums ne tikai iezīmē jaunas iespējas pretvēža zāļu dizainā, bet arī palīdzēs izskaidrot līdz šim zināmo zāļvielu iedarbības selektivitātes atšķirības.

Ar LZA prezidenta Atzinības rakstu godalgotie pētījumi

  • OSI pētnieku grupas – LZA akadēmiķe Līga Zvejniece, Dr.biol. Baiba Švalbe, Dr.pharm. Edijs Vāvers, Dr.pharm. Melita Ozola, Dr.chem.Solveiga Grinberga, Mg. Baiba Gukalova, Mg. Eduards Sevostjanovs, LZA akadēmiķis Edgars Liepiņš, LZA akadēmiķe, prof. Maija Dambrova – un LZA akadēmiķes Ilzes Konrādes (Rīgas Stradiņa universitāte) pētījums insulta izraisītu smadzeņu bojājumu novēršanai, uzlabojot mitohondriju bioenerģētiku.

Lai gan ir zināms, ka smadzenes enerģiju iegūst  pārsvarā no glikozes, arvien vairāk pierādījumi liecina, ka smadzeņu audi dažādos procesos izmanto arī garķēžu taukskābes. Smadzeņu audu vielmaiņas regulēšana un enerģiju ražojošo mitohondriju aizsardzība ir jauna terapeitiskā pieeja ar skābekļa iztrūkumu saistītām nervu sistēmas slimībām.

Pētnieki eksperimentāli pierādījuši, ka insulta gadījumā ir iespējams kavēt taukskābju vielmaiņas starpproduktu uzkrāšanos un samazināt garķēžu acilkarnitīnu līmeni smadzenēs. Tā rezultātā tiek samazināta brīvo radikāļu veidošanās un aizsargāta smadzeņu mitohondriju funkcionalitāte, tādējādi samazinot arī bojāto smadzeņu audu daudzumu un uzlabojot neiroloģisko stāvokli pēc insulta. Šis atklājums liecina par to, ka insulta terapijā varētu būt perspektīva tādu zāļvielu izmantošana, kas aizsargā mitohondrijus un samazina garķēžu acilkarnitīnu līmeni.

 

  • OSI zinātnieku grupas LZA akadēmiķa Pāvela Arsenjana vadībā – Ph.D. Pāvels Dimitrijevs, Dr. pharm. Marina Makrecka–Kūka, Ph.D. Teodors Pantelejevs – atklātie savienojumi, kas iedarbojas uz audzēja šūnu metabolismu jeb enerģijas iegūšanas ceļiem.

Vēža šūnas no normālām šūnām atšķiras ar ļoti strauju augšanu. To augšanai nepieciešams liels enerģijas daudzums un attiecīgi no normālajām šūnām atšķirīgi enerģijas iegūšanas ceļi. Balstoties uz šīm atšķirībām, OSI zinātniekiem izdevies identificēt jaunas vielas, kas iedarbojas tieši uz audzējiem specifiskajiem vielmaiņas ceļiem un tādējādi ierobežo vēža šūnu vairošanos organismā. Atklātajiem savienojumiem piemīt unikāla spēja apturēt ļaundabīgo šūnu augšanu, specifiski mijiedarbojoties ar vēzim raksturīgu enerģijas metabolisma enzīmu – piruvātkināzi M2. Izmantotā pieeja rada cerības arī  samazināt zāļu blakusparādību risku. Iegūtie rezultāti ne tikai veido pamatu jaunas zāļvielu kandidātu grupas attīstībai, bet arī atklāj specifiskas piruvātkināzes M2 struktūras iezīmes, kas tālāk palīdzēs attīstīt fundamentālos pētījumus par šī enzīma lomu onkoģenēzē.

 

  • OSI pētnieku Ph.D.Teodors Pantelejevs un Ph.D.Emilio Parisini, sadarbībā ar zinātniekiem no Latvijas Universitātes Farmācijas zinātņu centra  – Mg. Kārli Pleiko, Dr. pharm. Vadimu Parfejevu, prof. Unu Riekstiņu – un Tartu universitātes – Ph.D.Marju Haugas un Ph.D. Tambete Tesalu – izstrādādātā inovatīvā aptamēru tehnoloģija jaunu audzēja terapeitisko mērķu identificēšanai.