Химик широкого профиля

Фото из личного архива С. Федосеева

Сергей ФЕДОСЕЕВ — доцент кафедры органической и фармацевтической химии химико-фармацевтического факультета ЧГУ имени И.Н. Ульянова, кандидат химических наук и в целом редкий тип ученого, который одинаково уверенно чувствует себя и в мире фотонов, и в мире сложных органических синтезов.
Днем он может обсуждать эффективность тонкопленочных фотоэлектрических модулей, а вечером — заниматься поиском соединений с биологической активностью, которые в будущем могут стать основой для эффективных лекарственных препаратов.
Со специалистом, не перестающим подавать надежду на широкую поступь отечественной науки, мы поговорили о том, как связаны полупроводники и лекарства, почему химику нужно быть универсалом и какие цели нужно ставить, а также обсудили самые перспективные открытия в вузовской лаборатории.
— Сергей, с чего всё началось? Как получилось, что молодой химик оказался связан с научно-производственным предприятием “Хевел”, лидером российской солнечной энергетики?
— Примерно лет десять назад наша команда, в состав которой вошли молодые ученые Михаил Беликов, Иван Бардасов, Михаил Иевлев, Анастасия Алексеева и Сергей Блинов, начала работать в неизвестном для нас направлении синтеза и исследования свойств фотоактивных органических молекул. Оно охватывает свойства соединений преобразовывать свет в широком диапазоне длин волн — от УФ до ИК.
Звучит, возможно, необычно, но это может давать достаточно простые эффекты. Например, поглощение видимого света, что приводит к появлению окраски у вещества или его раствора, то есть к получению красителя определенного цвета.
В то же время поглощение света может быть началом более глубокого и интересного процесса — фотовольтаики, когда поглощенный фотон света преобразуется в электрическую энергию. В этом есть связь работы нашего коллектива с “Хевелом”, ведь только они используют кремниевые элементы, которые давно зарекомендовали себя в солнечных панелях. Наши работы пока далеки от практического применения, поскольку мы сейчас находимся на стадии поиска таких органических структур, которые бы не только максимально по­глощали солнечный свет, но и эффективно преобразовывали фотоны в электрическую энергию.
— Казалось бы, солнечные модули и медицинская химия — полюсы. Что общего вы видите в работе с полупроводниками и синтезе биоактивных молекул?
— На самом деле общего очень много. Сами синтетические методы часто схожи, если в целом не одинаковы. То есть классическая органическая химия здесь остается неизменной базой. А вот перед синтезом и после получения новых молекул разница колоссальная.

Идеи реализуются здесь
— Расскажите подробнее о лаборатории, которую “Химпром” запустил в прошлом году. Какие задачи она решает и какое место в ней занимаете лично вы?
— Не так давно на базе нашего факультета “Химпром” совместно с университетом оборудовал учебную лабораторию, где студенты различных направлений подготовки ежедневно получают новые знания и  осваивают практические навыки. В лаборатории установлены вытяжные шкафы, поэтому здесь есть возможность проводить химические эксперименты и научные исследования. В помещении также имеется учебная наглядная установка, чтобы студенты могли визуально оценить масштаб лабораторных испытаний, которые проводятся в научно-исследовательском центре.
— Далеко ли от лабораторного стола до реального цеха? Есть ли уже разработки, которые “Химпром” готов тиражировать?
— Все наши разработки в большинстве случаев носят фундаментальный характер. Да, основываются идеи на том, что и как можно применить в будущем. Если этот вопрос рассматривать с точки зрения биологически активных соединений, то мы сейчас только находимся в поиске молекул, которые потенциально могут обладать действием на живой организм. То есть это самое начало практической работы после теоретического изучения. Конечно, сейчас мы ни в коем случае не можем говорить о создании лекарства. Этот путь, даже при наличии положительных результатов биологической активности, занимает несколько лет и требует значительных материальных ресурсов.
— Над каким лекарственным соединением или классом веществ вы работаете сейчас? Какое заболевание пытаетесь “закрыть”?
— Сейчас работаем с очень интересным для органической химии соединением — 3-формилизоникотиновой кислотой. Она содержит в своей структуре химически активные функциональные заместители, превращения по которым открывают широкие синтетические возможности при их взаимодейст­вии с различными классами органических и неорганических веществ. По сути, открываются возможности к синтезу широкого разнообразия новых молекул на основе изоникотиновой кислоты.
В частности, сейчас посред­ством реакции Уги, открытой еще в 1959 году, наше исходное соединение позволяет получать ранее неизвестные пептомиметики на основе изоникотинового фрагмента, которые представляют значительный интерес благодаря их многообещающим фармакологическим свойствам. Это исследование выполняется за счет гранта Российского научного фонда № 25-23-20248, которое подразумевает софинансирование Чувашской Республики.
— Дошли ли до доклинических испытаний? Если да, то какие результаты обнадеживают?
— На заявленном этапе работы пока имеются лишь предварительные данные о пролиферативной активности, то есть способности веществ подавлять деление и размножение клеток. Это начало долгого, тернистого пути в создании противораковых препаратов. Нас обнадеживает то, что схожие молекулы, полученные другими коллективами в мире, проявляют цитотоксичность в отношении различных клеточных линий рака.
— Многие ваши изыскания поддерживаются серьезными грантами. Так, на средства Президентского гранта вам удалось разработать методы синтеза и получить ряд аналогов витамина В6. Расскажите подробнее.
— Да, это была интересная работа, которая в 2020 и 2021 годах финансировалась грантом Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых — кандидатов наук. В рамках проекта был разработан ранее неизвестный способ получения производных витамина В6. Этот способ позволяет получать сразу модифицированные молекулы витамина В6, причем вводить фармакофорные заместители можно как на стадии образования пиридинового кольца, так и после. Сложно переоценить роль самого витамина В6 в биохимических реакциях в организме человека, поскольку его функции очень широки. А модификация функционального окружения молекулы витамина В6 приводит к производным, которые обладают разными видами фармакологической активности.
— Что для вас самое сложное в медицинской химии: стабильность активного вещества, биодоступность, патенты или поиск финансирования?
— Самое сложное в медицинской химии — точно подобрать молекулу, которая будет активна по отношению к определенному типу “мишени”. То есть будет действовать на больные клетки или вирусы, но при этом быть индифферентной к здоровым клеткам и их органеллам. После этого начинается, как мы шутим, самое простое — годы доклинических и клинических испытаний.
А вот финансирование — это уже вопрос реализации или даже реальности исследований. Без финансирования провести все испытания просто невозможно. Если вспомнить текущий проект, финансируемый Российским научным фондом и Чувашской Республикой, от идеи до реализации прошло более 10 лет. Всё это время идея томилась в умах и ждала грантовой поддержки.

Резистентность — импульс к созиданию
— Какую медицинскую проблему вы хотели бы решить в ближайшие пять-семь лет? И какую роль в этом сыграет новая лаборатория “Химпрома”?
— Если погрузиться в мечты, то я бы хотел создать эффективное лекарство, чтобы любое заболевание можно было вылечить без труда. Это увеличило бы продолжительность жизни и ее качество. Особо остро вопрос стоит об онкологических, бактериальных и вирусных заболеваниях.
И если с онкологией всё понятно, то проблема антибактериальных и противовирусных препаратов не так очевидна. Нам часто задают вопрос: “Зачем разрабатывать новые препараты, если уже многие известны и они работают?” Дело в том, что бактерии и вирусы со временем вырабатывают устойчивость к действию одних и тех же препаратов — резистент­ность. Это глобальная проблема, из-за которой привычные инфекции становятся трудноизлечимыми, повышая риск тяжелых осложнений и летального исхода. Поэтому постоянное пополнение арсенала действующих противовирусных препаратов и антибиотиков является жизненно необходимой задачей медицинской химии.
— Что бы вы посоветовали студентам-химикам, которые боятся, что придется всю жизнь “мыть пробирки”?
— Работа ученого по праву считается одной из самых сложных. Она требует колоссальной интеллектуальной выносливости, непрерывного самообразования, большого терпения при проведении экспериментов и умения справляться с профессиональным выгоранием из-за высокой конкуренции и жестких сроков. Поэтому мытье пробирок — это своеобразный отдых, перезагрузка, когда можно расслабиться и никуда не спешить. Часто это помогает просто привести мысли в порядок, а иногда удается отпустить их в свободный полет, и тогда могут появиться новые идеи. Знаете, в условиях сегодняшних нагрузок, если у ученого есть время на спокойное мытье посуды в лаборатории, его можно считать счастливым человеком.