Wizjoner i uczony

Wywiad z prof. dr. hab. n. farm. Aleksandrem P. Mazurkiem,kierownikiem Zakładu Farmacji Podstawowej i Stosowanej w Narodowym Instytucie Leków.

Skończył Pan farmację i fizykę. Co farmakologowi daje tak dogłębna znajomość fizyki?

Farmacja jest takim uniwersyteckim przeglądem różnych dziedzin nauki. Jest w niej fizyka, chemia i matematyka. Aby zrozumieć wszystkie zjawiska i swobodnie się w tych tematach poruszać, trzeba dobrze znać przynajmniej podstawy fizyki. Większość osiągnięć, nawet w analizie leku, bazuje na wiedzy z zakresu fizyki. Jej znajomość jest szczególnie ważna przy badaniu mechanizmów działania leku w organizmie.

Fizyka to skondensowana, całościowa nauka. Na przykład na wydziale fizyki UW był taki zwyczaj, że wykładowcy w kolejnych latach na przemian prowadzili wykłady z innych przedmiotów: jeżeli w danym roku profesor miał wykłady z metod matematycznych fizyki, to w kolejnym prowadził np. fizykę klasyczną. Gdy wykład prowadził z fizyki klasycznej, to ćwiczenia wybierał sobie z innej dziedziny fizyki. Dlaczego to jest możliwe? Dlatego, że fizyka jest bardzo zwartą nauką.

Farmakologia molekularna, kwantowa to Pana pasja, miłość, hobby, słowem – życie zawodowe od kilkunastu lat.
Zawsze miałem zainteresowania matematyczne. Jest to „obciążenie” genetyczne, gdyż mój tata i moi bracia także mieli zdolności i zainteresowania matematyczne. W latach 80. otrzymałem stypendium z Fundacji Fogartyego na wyjazd do Stanów Zjednoczonych – Department of Pharmacology w City University w Nowym Jorku. Podczas 5-letniego pobytu zetknąłem się tam z badaniami z zakresu oddziaływań międzymolekularnych i farmakologią kwantową, która daje możliwość zrozumienia procesów oddziaływania leku na organizm na poziomie molekularnym. Metody modelowania molekularnego to głównie teoria. Pokazują jednak, co może się w organizmie wydarzyć, a co nie. Oczywiście ktoś może powiedzieć: no tak, ale w organizmie żywym środowisko jest skomplikowane, wiele czynników odgrywa rolę, więc model teoretyczny oddziaływania leku na receptory nie jest w pełni adekwatny do rzeczywistości. Jeżeli jednak na podstawie modelowania molekularnego wiemy, że bariera energetyczna dopuszczająca zajście jakiegoś procesu jest tak ogromna, że żadne otoczenie ani czynniki fizyczne czy chemiczne tego nie zmienią, to mamy gwarancję, że nic się nie wydarzy. Natomiast, gdy określimy, że jest to niewielka wartość, to możemy powiedzieć, że zajście danej reakcji jest możliwe. To bardzo duży potencjał informacji. Przy metodach teoretycznych można wymodelować zjawiska, których nie da się obecnie w sposób eksperymentalny skonstruować i badać.

Nanotechnologia to kolejna Pana pasja naukowa. Nanostruktury, nanotechnologia – co to jest?

Nanostruktury to bardzo regularne i bardzo małe struktury węglowe. Fuleren złożony z 60 atomów węgla ma kształt futbolowej piłki o wymiarach około 1 nanometra.

Nanotechnologia jest dziedziną bardzo szybko rozwijającą się i stwarzającą ogromne możliwości dla nowego sposobu wykorzystania już dotychczas istniejących leków, tworzenia nowych systemów dostarczania tych leków i ich dystrybucji w ustroju. To dziedzina zajmująca się sposobami tworzenia i wykorzystania mikroskopijnych struktur i urządzeń. Jak małych? Skala nanometryczna to zakres 0,1 do 100 nm. Komórki ludzkiego organizmu mają zwykle średnicę 10 do 20 tys. nm. Malutkie urządzenie wielkości do 100 nanometrów przejdzie swobodnie przez błonę komórkową do ich wnętrza i zbierze wszelkie potrzebne informacje, niczego po drodze nie niszcząc. Komórka będzie dostępna do dalszych testów. To absolutna rewolucja w diagnostyce, terapii, farmakologii.

Gdyby miał Pan ocenić swój dorobek naukowy, to prace z jakiego zakresu uznałby Pan za najważniejsze?

Z zakresu modelowania molekularnego i niezwykłych struktur węgla, które chcemy wykorzystać w nanotechnologiach. Tymi zagadnieniami zajmuje się obecnie nasz zespół. Chodzi m.in. o sposoby dostarczania do organizmu substancji, które izolowane są nietrwałe, więc trzeba stosować metody, które powodują lub wspomagają ich wytwarzanie się w organizmie. Jest to zawsze wprowadzanie do ustroju jakiegoś dodatkowego elementu, np. ksenobiotyki – substancje wprowadzane z zewnątrz – jedną rzecz korygują, drugą mogą rozregulować. Nanotechnologie stwarzają szansę, że część tych elementów ryzyka zostanie wyeliminowana i w przypadku wielu substancji leczniczych poprawi się ich farmakokinetykę.

Jakiego typu leki Pan badał?

W swoich badaniach zajmowałem się lekami działającymi na receptory H2 histaminowe, czyli tzw. blokery receptorów H2 histaminowych (leki, które są stosowane na przykład w chorobie wrzodowej żołądka). Nasz zespół opublikował w tej dziedzinie sporo prac pionierskich.

W USA zajmowaliśmy się lekami przeciwlękowymi, przeciwwymiotnymi i przeciwdepresyjnymi. Trochę antybiotykami, mechanizmami ich działania. Spotkałem się tam z angielskim uczonym sir Jamesem Blackiem, laureatem Nagrody Nobla. Otrzymał ją za rozróżnianie leków ze względu na działanie agonistyczne, częściowo agonistyczne i antagonistyczne w stosunku do receptorów oraz za cymetydynę – pierwszy skuteczny bloker receptorów histaminowych.

Nasza pracownia zajmuje się obecnie badaniem różnych struktur nanotechnologicznych i związków cyklicznych węgla, a także zmodyfikowanych peptydów, które byłyby mniej wrażliwe na działanie enzymów.

Słuchając, ile nowego dzieje się w farmakologii i medycynie, dochodzi się do wniosku, że ludzie nie powinni już tak chorować…

Na razie chorują, ale w przyszłości? Na przykład w nanotechnologii są rozwinięte badania nad tzw. respirocytami, czyli nośnikami tlenu, strukturami zastępującymi czerwone krwinki. Próbuje się też skonstruować elementy, które zachowywałyby się jak elementy krwi. Dalsza koncepcja to wypełnienie strukturami węglowymi, spełniającymi określone funkcje, całego układu krwionośnego tak, żeby był „sztywny”, tzn. bez miażdżycy itp.

Dziś to wszystko wydaje nam się abstrakcyjne i odległe. Jednak w miarę rozwoju nauki tych chorób będzie coraz mniej, będą coraz lepiej opanowywane. Gdyby 500 lat temu powiedziano komuś, że człowiek wyląduje na Księżycu…

Spalono by go na stosie!

No właśnie. Nad łańcuchem atomów zastanawiał się już Demokryt i wedle jego oceny miałby on długość 200-300 metrów. Dziś wiemy, że są to miliony kilometrów.

Co Pana pasjonuje poza nauką?

Uwielbiam stare samochody! Zachwyca mnie dbałość o każdy najdrobniejszy szczegół. Takie dopieszczanie, żeby było to nie tylko funkcjonalne, ale i piękne. No i ten specyficzny pomruk silnika… Te samochody mają duszę.