Zinātnieki arvien biežāk aicina ārstniecībā atgriezties pie tā, ar ko viss reiz sākās – pie dabas. Dabas vielas kļūst par būtisku atspēriena punktu jaunu zāļu izstrādē, jo to savienojumi izraisa mazāk blakusparādību nekā sintētiski medikamenti, pie kādiem esam pieraduši. Mūsdienu ķīmijas iespējas ļauj precīzi atdarināt pat vissarežģītākās molekulas, ko daba radījusi, un dažkārt – tās vēl uzlabot, padarot efektīvākas un piemērotākas ārstniecībai. Tomēr, lai pirmo reizi spētu atkārtot dabas radīto, zinātniekam nepieciešami daudzi mēneši – dažkārt pat gadi. Toties šo cilvēku ieguldījums mūs tuvina labākām, efektīvākām, drošākām zālēm.
Tieši šādu darbu paveicis Latvijas Organiskās sintēzes institūta (OSI) pētnieks Georgijs Stakanovs, kurš pagājušā gada nogalē aizstāvēja promocijas (doktora) darbu "Eksotisku terpenoīdu sintēze no (–)-β-kariofilēna" (Semisynthesis of exotic terpenoids from (‒)-β-caryophyllene).
Jaunais zinātnieks dalās pārdomās: "Mani nebeidz fascinēt, cik gudra un sarežģīta ir daba! Cik grūti ir atkārtot procesus, kas notiek it kā tik vienkāršā organismā kā, piemēram, augā."
Ko augi zina par ārstēšanu
Par vielu radīšanas "izejmateriālu" savam pētījumam Georgijs izvēlējās beta-kariofilēnu – smaržīgu vielu, ko ražo augi, piemēram, krustnagliņas, melnie pipari un kanēlis. Tas ir viens no augu terpēniem – savienojumiem, ko augi lieto, lai sazinātos ar apkārtējo vidi, piesaistītu apputeksnētājus vai aizsargātos no kaitēkļiem. Cilvēki terpēnus iegūst no dabas vielām. Daži terpēni ir lēti un plaši pieejami tirgū.
Savukārt daudzas no dabas radītajām strukturāli sarežģītajām un vērtīgajām vielām, kuras var izmantot medicīnā, sastopamas tikai retos un bieži vien aizsargājamos augos un organismos, piemēram, koraļļos Taivānas piekrastē. Šajos koraļļos veidojas vielas, kurām piemīt pretiekaisuma, pretsāpju un pretvēža īpašības, tomēr būtisko no šiem jūras organismiem iespējams iegūt vien niecīgā daudzumā, bet ieguve lielā apjomā apdraudētu koraļļu pastāvēšanu.
Savā doktora darbā Georgijs izmantojis beta-kariofilēnu kā ķīmiski piemērotu izejmateriālu, lai sintezētu (veidotu laboratorijā) koraļļos esošās vielas. Un viņam tas ir izdevies. Vēl vairāk – šādā veidā tās iegūstamas daudz lielākos apjomos nekā no dabas. Tas nozīmē, ka iespējama arī to rūpnieciska ražošana zālēm.
Kā top doktora darbs
Ceļš līdz veiksmīgai sintēzei nav vienkāršs, bet Georgijs to uzskata par azartisku. Jebkura pētījuma sākums gan ir visai akadēmisks – ar pamatīgu literatūras analīzi un iepriekšējo publikāciju izpēti. Turpinājumā tiek domātas, plānotas un rakstītas iespējamās ķīmiskās reakcijas, dažādu variantu izvērtēšana.
"Šī domāšana risinās diennaktīm, mēnešiem. Tu gatavo vakariņas un pēkšņi rodas jauns risinājums, ko vērts pierakstīt, apspriest, pamēģināt,” atceras OSI pētnieks Georgijs Stakanovs.
Kad ilgi tapušais plāns ir rūpīgi izsvērts, zinātniski pamatots un saskaņots, sākas eksperimenti laboratorijā.
"Tu vari labi zināt ķīmiju, bet ķīmija vienmēr būs gudrāka par tevi,"jaunais zinātnieks ar smaidu piemin sava darba zinātniskā vadītāja Aigara Jirgensona teikto: "Reakcijas mēdz izdoties nelielos daudzumos, bet izgāzties mērogā. Tādi šķietami sīkumi, kā maisīšanas ātrums vai siltuma izdalīšanās var būtiski ietekmēt rezultātu, mērogojot ķīmisko reakciju."
Georgijs stāsta, ka nepieciešamās koraļļiem raksturīgās vielas sintēze laboratorijā prasījusi ap pusgadu intensīva ikdienas darba, meklējot un pārbaudot ceļus, kā nokļūt līdz vēlamajam rezultātam – retajai dabas vielai. Vēl sarežģītāku savienojumu radīšana varot aizņemt pat desmit gadus.
Toties, kad ceļš līdz to iegūšanai ir atklāts, pārbaudīts, atkārtots un turpinājumā – padarīts "rūpniecisks", zāļu izveides vajadzībām nepieciešamo vielu "radīšana" aizņem vairs tikai dažas stundas vai dienas – atkarībā no vielas sarežģītības.
No nejaušas tikšanās Sahārā līdz doktorantūrai
Lai arī Georgijs ir gana racionāls, apveltīts ar analītisku un kritisku domāšanu, tomēr viņš ir pārliecināts, ka cilvēkam ir vērts attīstīt arī radošo, intuitīvo, neracionālo daļu sevī. Tādēļ viņš labprāt paralēli zinātniskām publikācijām lasa daiļliteratūru, psiholoģiju un spēlē ģitāru.
Viņa "satikšanās" ar ķīmiju notika drīzāk liktenīgi un simboliski. Zēna gados viņš kopā ar mammu devās tūristu pārgājienā Sahāras tuksnesī, kur grupā satika kādu ķīmijas skolotāju no Rīgas. Vēlāk, mainot skolu, Georgijs nonāca klasē tieši pie šīs tuksnesī satiktās dāmas, kura, novērtējot viņa apdāvinātību, mērķtiecīgi atbalstīja Georgija dalību ķīmijas olimpiādēs un virzīja studiju izvēlē.
"Šī savādā tikšanās tuksnesī, tad skolā, kas tieši ietekmēja manu profesijas izvēli, ir viena no manas dzīves īpatnējākajām sakritībām. Tāds Stinga Desert rose stāsts. Arī sintētiskajā ķīmijā bez intuīcijas un radošuma tu nevari būt veiksmīgs, jo varianti, kurus teorētiski var pārbaudīt, lai tiktu par soli tuvāk vēlamajam rezultātam, ir neskaitāmas reizes vairāk, nekā tev ir laika un resursu. Tev ir jāizvēlas intuitīvi, bez drošām garantijām," par ķīmijas radošo pusi stāsta Georgijs Stakanovs.
Zinātne turpina dabas stāstu
Pēc doktora grāda iegūšanas Georgijs atzīst, ka sasniegts būtisks paša nosprausts atskaites punkts, un par to ir gandarījums, bet ir jau skaidras arī nākotnes ieceres pēcdoktorantūrai. Viņš atkal plāno ķerties pie dabas vielu sintēzes, šoreiz – pat vēl sarežģītākas.
"Pierādot, ka sarežģītas un medicīnā vērtīgas vielas iespējams radīt laboratorijā, atkārtojot dabā notiekošo, speram soli tuvāk laikam, kad zālēm būs mazāk blakņu un efektivitāte – lielāka. Protams, mani joprojām fascinē tas, ko pats dēvēju par organiskās sintēzes brīnumu – mūsu spēja precīzi izveidot vajadzīgās ķīmiskās saites starp atomiem. Un tas ir kaut kas starp racionālo un radošo – tāda simboliska savienība starp zinātni un mākslu," ar smaidu saka Georgijs Stakanovs.
