Молекула против туберкулеза и лекарство от рака из брокколи: ученые ждут второй очереди СКИФа — чего им не хватает для работы

18 октября в Новосибирске стартовала международная научная конференция «Синхротронные исследования: Наука, Знания, Инновации, Будущее» (SKIF-2026). Исследователи со всей России, а также из ближайшего зарубежья съехались в новосибирский Академгородок, чтобы обсудить друг с другом результаты исследований, проведенных на синхротронах, а также рассказать, какие эксперименты они хотят провести при помощи Сибирского кольцевого источника фотонов. О самых амбициозных исследованиях (и о том, когда смогут к ним приступить) ученые рассказали и журналистам.

Конференция о синхротронных исследованиях, на которую съехались ученые со всей России и ближнего зарубежья, стартовала в новосибирском Академгородке 18 октября, а уже 19-го ученые, которые рассчитывают поработать на СКИФе, рассказали о своих исследованиях и журналистам. Синхротрон для них — самый точный, быстрый, а иногда и единственно возможный способ получить нужные знания о мире. А иногда — и самый безопасный: в том числе в СКИФе планируют просветить и радиоактивные вещества.

Атомную энергетику принято считать дешевой и безопасной, но с рядом оговорок. Мало того, что в мировой истории немало примеров, когда человеческая ошибка или природное явление оборачивается катастрофой, нужно еще куда-то девать отработанное топливо так, чтобы оно не представляло опасности для окружающей среды. Уже сегодня во всем мире таких отходов около 32 миллионов кубометров, и больше 5,5 миллиона из них еще ждут своей утилизации во временных хранилищах.

Московские исследователи из МГУ и Курчатовского института решили смоделировать, как будут вести себя самые радиотоксичные элементы — плутоний и нептуний — в многобарьерной системе хранилища. А еще проверить, как отходы будут взаимодействовать с материалами, из которых состоят барьеры, и основными элементами окружающей среды.

Если опасные отходы, например, растворятся в воде, а потом в виде раствора попадут в грунтовые воды, нынешние экологические проблемы могут показаться досадной мелочью не только жителям Красноярского края (именно там готовится место для захоронения), но и всей планеты.

Ученые решили детально изучить соединения, которые могут образоваться в процессе хранения плутония и нептуния, просветив их в синхротроне. По словам младшего научного сотрудника лаборатории дозиметрии и радиоактивности окружающей среды химического факультета МГУ Анастасии Кузенковой, это вопрос не только точности и скорости проведения исследования, но и безопасности: кольцевые источники фотонов позволяют работать со сверхмалым количеством опасного вещества.

«У нас есть огромный свод правил и законов [регулирующих работу с радиоактивными веществами], он обеспечивает безопасность в первую очередь для жителей. Но и немного ограничивает нашу работу: просто взять радиоактивный материал и приехать работать на том же самом СКИФе [на существующих станциях] мы не можем, — объяснила Анастасия Кузенкова. — Поэтому мы и предлагаем сделать отдельную защищенную станцию, где будет лаборатория второго класса [защиты], где мы станем готовить свои экспериментальные образцы и сразу же измерять их [структуру и параметры], чтобы не проводить сложные перемещения радиоактивных материалов из того же МГУ, например».

До 2022 года, по ее словам, исследователи возили свои образцы во Францию, а сегодня довольствуются источником фотонов в Курчатовском институте. В плане перевозки экспериментальных образцов и оформления документов это, конечно, проще, но мощность там меньше, чем у СКИФа. Кроме того, на нем доступны не все измерения, и в ближайшее время его планируют закрыть на обновление, и лет на пять исследователи потеряют доступ к нему.

Пока исследования при помощи направленного пучка фотонов будут недоступны, ученые переключатся на лабораторные методы исследования. Но это увеличит сроки работы и уменьшит точность исследования, а возможно, потянет за собой и увеличение стоимости масштабной научной работы.

Концептуальный проект новой станции на СКИФе, рассказала Анастасия Кузенкова, уже готов, но появится она еще очень не скоро. Изначально ученым обещали оборудованную для опасных экспериментов станцию к 2032 году, сейчас срок сдвинулся к 2030-му. Но зависит это не только от новосибирских ученых или строителей.

«Только техническая часть станции обойдется порядка 300 миллионов рублей, а есть еще и лабораторная, которую тоже надо будет оснастить. В нашем случае нужно отдельное здание со специальным санпропускником, определенная защита, определенный обученный персонал, — рассказала Анастасия Кузенкова. — Вторая проблема остается в источниках излучения: как нам объяснили, пока разные источники излучения не протестируют на станциях первой очереди, к станциям второй очереди [сотрудники и строители СКИФа] перейти не могут».

Но даже без СКИФа команда ученых уже установила структуры соединений опасных элементов, которые никто раньше не описывал и не исследовал. Это поможет просчитать их поведение (а значит, и безопасность) на сотни и тысячи лет вперед.

В очереди к СКИФу стоят также медики, биологи и химики, которые занимаются одними из самых серьезных проблем человечества: онкологическими и инфекционными заболеваниями. Но необходимую им станцию тоже обещают открыть только в 2030-м.

Например, международная команда ученых из России и Беларуси придумала, как не дать туберкулезу обманывать иммунитет. Как рассказал журналистам главный научный сотрудник Института биоорганической химии национальной академии наук Беларуси Андрей Гилеп, туберкулез столетиями эволюционировал вместе с человеком и за это время научился проникать в клетки иммунной системы и размножаться прямо в них. Если в норме, встретившись с инфекцией, такие клетки вырабатывают сигнальные белки, то коварные микобактерии уничтожают эти сигналы прежде, чем организм замечает неладное. Добавить лекарственную устойчивость — и получается та суперинфекция, которая годами убивает людей.

Чтобы найти действительно эффективное лекарство, ученые на синхротроне просветили тот самый белок, которым микобактерии туберкулеза «отключали» сигнальные белки, смогли в деталях увидеть его трехмерную структуру и поняли, что именно должно атаковать будущее лекарство. Подходящую молекулу, чтобы «включить» иммунитет обратно, исследователи уже нашли — и поняли, что заканчивать исследования еще очень и очень рано.

«Эта молекула прошла все стадии до клинической (испытаний на людях. — Прим. ред.). Она показала эффективность, относительную безопасность, но должна обладать и достаточно высокой метаболической стабильностью в организме человека. Здесь есть вопросы, и планируется доработка. Увы, именно так работает фармакология», — рассказал Андрей Гилеп.

Теперь, уже разглядев «мишень», ученые готовят новое направленное в нее орудие — похожую на первый результат молекулу, которая в организме не превратится в другое соединение до того, как сможет воздействовать на белки микобактерии, и останется такой же эффективной и нетоксичной, как была в лабораторных условиях.

Международная команда работала на европейском синхротроне, но скорейшее появление нужной станции на СКИФе изрядно бы облегчило (и, вероятно, удешевило бы) дальнейшие исследования.

Ждут 2030 года и физики из Объединенного института ядерных исследований. Они работают над смарт-лекарством из обычной брокколи: из нее и других крестоцветных овощей другие ученые выделили соединение сульфарафан, которое великолепно уничтожает опухолевые клетки и лекарственно устойчивые бактерии, не вредя при этом здоровым тканям.

Увы, на роль панацеи находка не годится: попав в реальный организм, распадается раньше, чем успевает подействовать, и мгновенно выводится из организма. В теории хрупкую и капризную молекулу можно «упаковать» в нанокапсулу и адресно доставить в нужное место — поэтому за исследования потенциального лекарства и взялись физики.

Подобрать нужный вид капсулы и посмотреть, как молекула поведет себя в ней, под микроскопом невозможно. Как рассказала старший научный сотрудник лаборатории нейтронной физики Объединенного института ядерных исследований Юлия Горшкова, ученые уже проводили эксперименты при помощи малоугловой рентгеновской установки, но СКИФ дал бы команде еще больше возможностей.

Ученые Института химической биологии и фундаментальной медицины имени Кнорре благодаря синхротрону и вовсе смогли увидеть, как выглядит трехмерная структура поврежденной молекулы ДНК и два чинящих ее белка непосредственно в момент починки. Из такого фундаментального исследования вырастут сотни, если не тысячи практических работ, способных напрямую улучшить жизнь человека.

Но есть нюанс: для этого ученым из Академгородка пришлось ездить не в Кольцово, а в Бразилию. Географически до СКИФа, конечно, добираться было бы ближе, но готовности нужной станции явно пришлось бы ждать дольше.

С нетерпением ждут полноценной работы СКИФа физики, химики, геологи и даже материаловеды (например, ученые из НГТУ и самого СКИФа придумали, как смотреть на трение и деформацию металла в процессе этого трения буквально в режиме онлайн). Но пока большая часть синхротронных исследований в Новосибирске — подробные, но все же планы.

Официальное открытие СКИФа состоялось в августе 2026 года. Новосибирск даже посетил президент Владимир Путин и расписался на памятной доске в списке коллективного пользования.

О том, как еще ученые планируют использовать Сибирский кольцевой источник фотонов и почему он не коллайдер, НГС рассказывал в прошлом году.