Невипадкова випадковість – історії несподіваних фармакологічних відкриттів

Коли ми задумуємося над появою нових ліків, у нашій уяві постають стерильні лабораторії з блискучими інструментами та білі халати хіміків і фармацевтів. Усе точно, стерильно і заплановано. Але відкриття нових лікарських препаратів часом схоже на захопливу детективну історію, що починається на віддаленій коров’ячій фермі та закінчується порятунком від хвороби президента Америки. А іноді – це дослідження старовинних трактатів чи електричних полів. Чи пивні бунти, що зі шпальт газет перекочували в тишу лабораторій. Усі знають історію нібито випадкового відкриття пеніциліну Александром Флемінгом. Проте за кожним наче випадковим відкриттям стоять роки досвіду, інтуїції та системного мислення, яке дозволяє перетворити випадок на досягнення майбутнього. Але є менш відомі, хоча й не менш цікаві та захопливі історії фармацевтичних відкриттів, якими хотілося б поділитися сьогодні.

Почнемо здалека. У 1933 році на фермі Еда Карсона у Вісконсині почали масово гинути корови від масивних кровотеч ^[1]. Звичайні пологи, травми закінчувалися неконтрольованою втратою худоби, і фермер подався до державного ветеринара в Медісон, щоб з’ясувати причину такої епідемії. Він не знав, що подібні епідемії вже фіксують ветеринари з інших регіонів Північної Америки. На щастя, випадок привів його до лабораторії Карла Пауля Лінка. Із собою Карсон мав бідон із кров’ю корови, яка не згорталася навіть через багато годин, та зразки сіна. Причиною летальних геморагій виявилося перепріле сіно кормових рослин – буркуну білого та буркуну жовтого. Плісняві грибки в процесі бродіння перетворювали природні кумарини на дикумарол. Проте, щоб з’ясувати це, знадобилося довгих шість років. Лише 1939 року студент Лінка, Марк Стахманн, виділив із буркуну кумарин. Отриманий у результаті бродіння з пліснявими грибками дикумарол був нестабільним, і Лінк продовжував експериментувати, доки не створив зразок 42. Через свою токсичність зразок стали використовувати як отруту для щурів, і він отримав назву варфарин – від абревіатури фонду, що фінансував дослідження (Wisconsin Alumni Research Foundation), та закінчення від слова «кумарин». Проте ніхто не ризикнув застосовувати щурячу отруту на людях.

Усе знову, як завжди, змінив випадок. У 1951 році один з новобранців ВМС США здійснив спробу самогубства, скориставшись варфарином. Він не помер: хлопця врятували лікарі за допомогою великих доз вітаміну К. Але стало зрозуміло, що варфарин, розріджуючи кров, не вбиває миттєво ні великих тварин, ні людину, та має антидот – вітамін К. Це дало поштовх до використання препарату в медичних цілях, і 1954 року варфарин схвалили для використання в людей під торговою назвою Кумадин. На відміну від гепарину та дикумаролу, він був водорозчинним, мав високу біодоступність у разі перорального прийому та контрольований за допомогою аналізів профіль використання. А 1955 року варфарин призначили для запобігання тромбоутворенню президенту Америки Дуайту Ейзенхауеру після перенесеного важкого інфаркту, і завдяки пресі варфарин став знаменитим. Варфарин і надалі залишається одним із найпоширеніших засобів для запобігання тромбозам.

А декілька років по тому, в іншому куточку світу, Північний В’єтнам звернувся до Китаю з проханням допомоги. Солдати масово хворіли та гинули від малярії, яка мала стійкість до традиційного лікування хлорохіном. 23 травня 1967 року Мао Цзедун розпочав Проєкт 523 – проєкт пошуку ліків від малярії, стійкої до хлорохіну ^{[2; 3]}.

Керівником проєкту було призначено Ту Юю, науковицю Академії традиційної китайської медицини, якій на той момент було 39 років. Вона побувала на острові Хайнань, де саме був спалах малярії, і розпочала власне дослідження. Ту Юю досліджувала старовинні трактати традиційної китайської медицини і траволікування, вивчаючи засоби, якими в старовину лікували малярію. Вона проаналізувала понад дві тисячі рецептів та знайшла згадку про полин однорічний, який використовували ще у 340 році н. е.

Проте екстракт полину в експерименті на мишах бажаного ефекту не дав. Ту Юю почала знову вивчати першоджерела та зрозуміла, що гаряча екстракція (кип’ятіння) руйнувала активну речовину. Було вирішено використати метод холодної екстракції. Отримана речовина, зразок № 191, була надзвичайно ефективна в усіх резистентних випадках малярії. Ту Юю з колегами спершу випробувала її на собі, щоб довести безпечність. Переконавшись у безпеці, Ту Юю вирушила на Хайнань, де випробувала препарат на 21 пацієнтові, і всі вони одужали. Наприкінці 1972 року з екстракту виділили чисту кристалічну речовину, яка отримала назву «артемізинін». Артемізинін містив унікальний ендопероксидний місток, що розривається в присутності заліза гемоглобіну, утворюючи вільні радикали, які знищують малярійного плазмодія всередині еритроцита. Західний світ дізнався про артемізинін тільки у 80-х роках минулого століття, коли ВООЗ офіційно визнала його найефективнішим засобом від малярії. У 2015 році 84-річна Ту Юю отримала за це відкриття Нобелівську премію з фізіології та медицини і стала першою китайською вченою, що отримала премію в цій галузі.

Але повернімося до Європи. У 1930-х роках минулого століття для прискорення вулканізації каучуку на гумових фабриках почали використовувати тетраетилтіурамдисульфід. Працівники гумової фабрики любили заходити до місцевого пабу і відпочивати з кухлем пива. Але через 10–15 хвилин після вживання алкоголю в них починалося почервоніння обличчя та шиї, серцебиття, задишка та блювання, що супроводжувалося панічним страхом. Робітники стали забобонно називати це «прокляттям гумового цеху» ^[4] та масово відмовлятися від алкоголю. Перші лікарські звіти про це з’явилися наприкінці 1930-х років. Але явище залишалося загадкою до кінця 40-х, коли данські дослідники Ерік Якобсен та Йєнс Галд експериментували з дисульфірамом у лабораторії в Копенгагені. Вони шукали засіб для лікування гельмінтозів і приймали дисульфірам самі, щоб перевірити його безпечність. Усе було добре, доки їх не запросили на вечірку з алкоголем. Саме там вони відчули те саме, що і працівники гумової фабрики – серцебиття, почервоніння обличчя та нудоту. Вони зіставили факти і зрозуміли, що причина – у поєднанні дисульфіраму та алкоголю. Якобсен передав речовину колезі-психіатру Олуфу Мартенсену-Ларсену, який спробував використовувати дисульфірам для лікування залежності від алкоголю. Як бачите, тоді з дозволами все було набагато простіше, ніж зараз. Тому вже 1948 року вони випустили засіб для лікування алкогольної залежності під торговою назвою Антабуз на основі дисульфіраму. Дисульфірам незворотно інгібує алкогольдегідрогеназу, що в нормі перетворює токсичний ацетальдегід (продукт окислення етанолу) на оцтову кислоту. Унаслідок цього під час вживання алкоголю разом із дисульфірамом концентрація ацетальдегіду в крові зростає в 5–10 разів вище за норму, викликаючи важкий ацетальдегідний синдром (дисульфірам-алкогольну реакцію).

Середина минулого століття взагалі була багатою на відкриття. Зокрема, з відкриттям нейролептичних препаратів сталася революція в психіатрії – настала ера психофармакології, яка прийшла на зміну лоботомії та інсуліновій комі й відчинила двері психіатричних лікарень. І відкриття це сталося теж майже випадково. Молекула RP 4560 була синтезована 1950 року французьким хіміком Полем Шарпантьє ^[5]. Це була похідна фенотіазину, яка згодом отримала назву хлорпромазин, і спочатку її призначали для лікування алергічних реакцій як препарат з антигістамінною дією.

У цей же час французький військовий хірург та фізіолог Анрі Лаборі шукав засоби боротьби з шоком, що виникає під час масивних травм та операцій. У нього була гіпотеза, що шок виникає через вегетативну кризу та масивний викид гістаміну. Для пригнічення викиду гістаміну він вирішив використати нові синтезовані сполуки, що мали виражену антигістамінну дію, зокрема проводив досліди зі сполукою RP 4560. Лаборі помітив, що пацієнти, яким як премедикацію він додавав хлорпромазин, ставали дуже спокійними, у них зникала тривога перед операцією, проте вони залишалися в повній свідомості. Лаборі припустив ^[5], що такий ефект можна використати для лікування психозів.

Хлорпромазин, на відміну від уже відкритих тоді барбітуратів, не викликав стану сну чи сп’яніння – він специфічно гальмував афективну поведінку. Тепер ми знаємо, що це відбувається через блокаду постсинаптичних дофамінових рецепторів у мезолімбічній системі мозку. Але психіатри поставилися до ідеї хірурга скептично і не поспішали застосовувати новий препарат. І якби не французькі психіатри Жан Деле та П’єр Денікер із психіатричної лікарні Святої Анни ^{[5; 6]}, світ, можливо, так і зупинився б на порозі грандіозних змін. 24 березня 1952 року вони вперше призначили хлорпромазин пацієнту з важким психотичним станом. Ефект був уражаючим – пацієнти, яким застосовували хлорпромазин як монотерапію, ставали не просто спокійними. У них зникала психотична симптоматика, така як марення, галюцинації, ажитація. Деле та Денікер назвали препарат нейролептиком ^[6] («той, що бере під контроль нерви, нервову систему»). Препарат вийшов на ринок під торговою назвою Ларгактил, а в Радянському Союзі аналогічний препарат було синтезовано 1955 року, і він отримав назву Аміназин. Це відкриття поклало край каральній психіатрії, де для лікування хворих із психозами використовувалася електросудомна терапія, лоботомія, інсулінові коми, ванни з холодною водою та примусове утримання пацієнтів. Багато психічно хворих людей завдяки нейролептикам змогли повернутися в соціум до нормального життя й активності. Дослідження механізму дії хлорпромазину також призвело до відкриття ролі дофамінових рецепторів у розвитку шизофренії.

Історія відкриттів у галузі психофармакології була б неповною, якби ми не згадали про препарати літію, які теж, звісно, були відкриті випадково. І на іншому кінці планети. Австралійський психіатр Джон Кейд провів три роки в японському таборі для військовополонених під час Другої світової війни. Там він спостерігав випадки маніакальних станів, що зацікавили його як лікаря. Повернувшись додому, до лабораторії психіатричної лікарні в Бандурі (Австралія, штат Вікторія), він почав вивчати це питання, проводячи експерименти з морськими свинками ^{[7; 8]}. Гіпотеза полягала в тому, що, на думку Кейда, маніакальні стани викликає якась ендогенна інтоксикація, зокрема підвищений рівень сечової кислоти. Для перевірки гіпотези потрібно було вводити свинкам сечову кислоту, але вона погано розчинялася у воді. Тоді Кейд використав найрозчиннішу форму сечової кислоти – урат літію. Результати були неочікуваними – морські свинки після введення урату літію ставали надзвичайно спокійними. Кейд спробував використати іншу сіль літію, щоб виключити ефекти сечової кислоти, – карбонат літію. Ефект був таким же. У березні 1948 року Кейд уперше призначив карбонат літію пацієнту з маніакальним психозом, спочатку перевіривши його безпечність на собі. Через декілька тижнів пацієнт зміг повернутися до нормального життя і роботи. Так був відкритий новий клас препаратів – нормотиміки, або стабілізатори настрою. Результати своїх досліджень Джон Кейд опублікував 1949 року в Медичному журналі Австралії, проте спершу вони мало кого зацікавили. Справжній сплеск цікавості до нового препарату відбувся завдяки данському психіатру Могенсу Шоу ^[8], який разом з колегами провів подвійне сліпе рандомізоване контрольоване дослідження літію і довів, що літій не лише знімає маніакальні прояви, але й володіє профілактичною нормотимічною (стабілізуючою настрій) дією.

А от біофізик Барнет Розенберг ^{[9; 10]} взагалі не думав про винайдення препаратів. У 1960-х роках він вивчав питання впливу електричних полів на клітини в Університеті штату Мічиган. Для цього він пропускав через поживне середовище з кишковою паличкою змінний струм за допомогою платинових електродів (платина в той час вважалася інертним металом).

Бактерії перестали ділитися, але продовжували рости і виростали в триста разів довшими за норму. Розенберг зрозумів, що струм тут ні до чого. Вірогідно, унаслідок реакції бактеріального бульйону з платиною утворилася якась нова речовина, яка блокувала поділ ДНК бактерій. Як виявилося, це була комплексна сполука – цис-діаміндіхлорплатина, яку ми сьогодні знаємо під назвою цисплатин. Цікаво, що сама ця сполука була вже давно відома. Уперше її синтезував італійський хімік Мікеле Пейроне 1844 року («сіль Пейроне»). Однак ніхто не здогадувався про те, що її можна застосовувати для блокади поділу пухлинних клітин. У 1968 році цисплатин виявився успішним в експериментах на мишах із саркомою та лейкозами, а 1971 року розпочалися перші клінічні випробування на базі Національного інституту раку у США. Зараз цисплатин ^[10] є золотим стандартом лікування раку, зокрема яєчок та яєчників, шлунка, стравоходу, меланоми, саркоми Юїнга тощо. Механізм його дії полягає у зшивці ниток ДНК пухлинних клітин, при цьому їхня структура порушується і ділення припиняється.

Як ми бачимо, в основі практично всіх цих відкриттів, як і у відкритті пеніциліну Александром Флемінгом, мав місце щасливий випадок, помножений на допитливий розум та наукову і клінічну інтуїцію. Це явище інтуїтивної прозорливості навіть має власну назву – «серендипність», від англійського serendipity. Серендипність – це здатність робити щасливі несподівані відкриття, коли шукаєш щось геть інше. Це нагадує нам, що іноді найкращі речі в житті приходять до нас неочікувано, але треба пройти довгий шлях пізнання, щоб зрозуміти важливість і цінність такого відкриття, а також пам’ятати, що дорога і щасливі несподіванки на ній даються лише тому, хто йде. Прагнення людини до пізнання є основною суттю самої людини, а справжня наука не має кордонів. Саме це рухає і людство вперед.

---