Разделяй и властвуй

Как по капле крови узнать, какие лекарства вы принимаете и в каком количестве? Почему в ряде случаев это важно? Что такое хроматография и как работают хроматографические колонки? Об этом в рамках пресс-тура, проводимого нацпроектом «Десятилетие науки и технологий» и «Наука и университеты» мы спросили Дмитрия Кургачева, заместитель заведующего Лабораторией физико-химических методов анализа Томского государственного университета.

– Дмитрий, расскажите, что за работа ведётся в вашей лаборатории.

– Наша лаборатория занимается несколькими направлениями. Первое – это аналитическое сопровождение научных исследований на химическом факультете, контроль производства. Разработка методик, внедрение на производственные площадки. Второе направление – это собственное научные исследования процессов, связанных с анализом сложных систем, доминирует тут фармацевтика. А третье направление – это образовательная деятельность. На базе нашей лаборатории мы готовим специалистов в области физико-химического анализа. Основную ставку мы делаем на хроматографию – разделение сложных смесей и затем дифференциальный анализ полученных компонентов. Важно сказать, что в наших исследованиях активно участвуют студенты старших курсов бакалавриата или магистратуры. Те, кто у нас трудоустроен, получают зарплату как сотрудники по совместительству.

– В чём заключаются ваши исследования и в чём их важность?

– Метод хроматографии появился в начале 20 века, непрерывно развивался и развивается до сих пор. Необходимо всё время придумывать новые способы разделения смесей, более чувствительные способы детектирования. Мы занимаемся, в основном, развитием разделительного потенциала хроматографии – разрабатываем новые стационарные фазы, которые позволяют по-разному разделять разные смеси – например, выделить компоненты лекарственного средства прямо из крови.

– Зачем нужно это делать?

– Когда мы разрабатываем новый препарат или хотим поменять дозировку уже существующего. Обычно с этой целью сначала проводятся доклинические испытания на животных, затем – в клинике на здоровых добровольцах, и это может длиться долгие годы. При этом необходимо контролировать содержание и безопасность активных метаболитов в крови и других биологических жидкостях. А здесь мы делаем всю аналитику значительно быстрее.

Например, сейчас у нас идёт крупный инициативный проект совместно с нашими коллегами-врачами – мы определяем одно важное лекарственное средство и его метаболиты. Кажется, мы нашли там фундаментальную ошибку в дозировании.

– Они сами к вам обратились?

– Да, дело в том, что этот препарат работает непредсказуемо – у разных людей по-разному. Мы выявили, что там вариабельность значительно выше, чем предполагали фармакологи. Если мы даём таблетку указанной дозировки, то предполагаем, что она будет примерно одинаково действовать на разных людей. А здесь всё не так. Существует множество факторов, и определить их нельзя, в результате чего действие будет сугубо индивидуальным.

– Но проблему можно решить?

– Да, если просто взять кровь, очистить её, можно провести анализ и выяснить, сколько лекарства в крови реально содержится и сколько конкретно препарата нужно пациенту для достижения желаемого эффекта. Ведь часто отсутствие эффекта связано с тем, что препарат хуже усваивается или слишком быстро выводится из организма. Это переход в персонализированную медицину. Причем всё это касается не только медицинских областей, но и нефтепродуктов, например, топлив, имеющих очень сложные характеристики. Мы их умеем определять практически на молекулярном уровне.

Мы также начинаем производство хроматографических колонок для высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) здесь, в Томске. Это метод для разделения веществ, который используется примерно для 95 процентов лекарственных средств. Раньше эти колонки производили только ведущие мировые компании, в основном, американские и японские. Сейчас всё это или вообще недоступно, или доступно только в рамках параллельного импорта, поэтому вопрос стоит весьма остро.

– Что это за колонки?         

– Колонка – это стальная либо полимерная трубка, которая заполнена специализированным сорбентом. Смесь веществ туда входит вместе, а выходят вещества уже по очереди. Таким образом можно разделять очень сложные смеси. В рамках молодёжного инициативного проекта мы сейчас начали производство таких колонок прямо по запросу фармацевтической промышленности – непосредственно то, что они хотят. Они делаются под разные смеси. Всего их существует около двухсот вариаций, из них российской промышленности реально нужно 10-15. Мы освоили производство трёх. Например, это классическая обращённо-фазовая колонка С18, которая используется в половине всех фармацевтических анализов. Используя такую колонку, мы можем закрыть половину всех анализов всех лекарств.

– Уступают ли ваши колонки по качеству?

– Мы можем объективно измерить их характеристики: эффективность, давление и др. и сделать конкретно то, что нужно нам или заказчику. Поскольку наши ребята – эксперты в хроматографии, они знают в этом толк. Сейчас мы уже точно можем сказать: наши колонки где-то не уступают, а где-то лучше.

– А где лучше?

– Для работы с плазмой крови требуется специальное оборудование для пробоподготовки, и на этот процесс затрачивается время. Сейчас же, например, в эту колонку мы можем напрямую инжектировать плазму крови без предварительной пробоподготовки, что было невозможно с большей частью других колонок (последняя стационарная такого типа Regis Pinkerton ISRP снята с производства).

– Вы можете взять у меня пробу крови и определить, какие лекарства я принимаю?

– Кровь у вас, конечно, я брать не буду – я же не врач. Но если мне дадут каплю вашей венозной крови, то я смогу это сказать.

– Сколько времени это займёт?

– В зависимости от определяемых веществ и уровня концентрации, от пяти до 15 минут.