«Это был не случай — это было узнавание»

Что важнее для ученого — открыть новый закон природы или изобрести инструмент, которым будет пользоваться весь мир? Профессор Валерий Фокин, создатель реакции CuAAC — краеугольного камня современной клик-химии и лауреат Национальной премии в области будущих технологий «Вызов» 2025 года в номинации «Открытие», убежден: принципиально именно изобретение. Его детище, «молекулярный замок», не существовало в природе. Оно было сконструировано, чтобы химия наконец смогла заговорить с биологией на одном языке. Сегодня тысячи лабораторий ежедневно используют его метод для создания лекарств, диагностики и изучения жизни на молекулярном уровне. В этом интервью Фокин рассказывает о разнице между открытием и изобретением, о «магии» биоортогональности и о том, почему высшая форма признания для ученого — когда его инструмент становится анонимной частью науки.

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

— Премия «Вызов» вручается вам за «изобретение реакции, определившей клик-химию». Вы сами всегда подчеркиваете, что это именно изобретение, а не открытие. Почему для вас это принципиальное различие?

— Для меня это различие принципиально, потому что оно отражает саму природу научного результата. Открытие — это обнаружение того, что уже существует в природе, пусть и скрыто от нас. Изобретение — это сознательное создание нового принципа или инструмента, которого в природе не было.

CuAAC — именно изобретение. Эта реакция не была «подсмотрена» у природы и не ждала, пока ее обнаружат. Она была целенаправленно задумана, сконструирована и реализована как решение конкретной задачи — получить быструю, селективную и надежную реакцию, работающую в воде и вблизи живых систем. В этом смысле CuAAC — продукт инженерного мышления в химии, а не случайного наблюдения.

— Ваша реакция не просто пополнила арсенал химиков. Она, по сути, переопределила саму концепцию клик-химии, открыв ей дорогу в биологию. Как изменились цели и горизонты всей области после появления CuAAC? Как она превратилась из «химического конструктора» в ключ к изучению живого?

— До появления CuAAC клик-химия существовала прежде всего как концепция — как набор желаемых свойств для «идеальных» химических реакций: простоты, надежности, высокой селективности и эффективности. В исходной формулировке речь шла о практичном соединении молекулярных фрагментов в контексте синтетической лабораторной и промышленной химии.

Именно CuAAC впервые воплотила эту идею на практике в полном объеме. Реакция оказалась быстрой, количественной и предсказуемой, а главное — совместимой с водной и биологической средой. Это автоматически открыло для клик-химии совершенно новый горизонт, о котором раньше всерьез говорить было невозможно.

После появления CuAAC клик-химия перестала быть просто удобным химическим «конструктором» и превратилась в универсальный инструмент для работы с живыми системами. Она позволила модифицировать и изучать биомолекулы в их естественном контексте — в клетках, тканях и организмах, не нарушая их функций. Фактически химия получила возможность напрямую взаимодействовать с биологией на молекулярном уровне и задавать ей новые вопросы.

— Запись от 30 октября 2001 года в вашем лабораторном журнале стала исторической. Что привело к этому моменту? Был ли это результат целенаправленного поиска или научная случайность?

— Этот момент не был случайностью, но и не был результатом прямого «поиска катализатора» в привычном смысле. Скорее это был итог многолетнего накопления опыта, интуиции и понимания химии ацетилидов.

Мой интерес к этим соединениям возник задолго до 2001 года, еще во время работы над сложными природными соединениями в аспирантуре, где такие системы играли важную роль как синтетический инструмент. Было хорошо известно, что ацетилиды меди способны участвовать в реакциях сопряжения/кросс-сочетания в самых разных контекстах. Однако их поведение в воде и возможность контролируемого образования в мягких условиях оставались практически неизученными.

Ключевым стало понимание того, что активная форма ацетилидов меди может устойчиво существовать в водной среде при определенных условиях. Идея использовать восстановление меди аскорбатом и наблюдать за реакцией в воде опиралась не на готовый прецедент, а на годы экспериментальной «игры» с такими системами, в том числе еще с очень ранних этапов моей научной биографии.

Когда первые результаты появились, стало сразу ясно, что происходит нечто принципиально новое. Такие моменты химик чувствует почти физически: данные еще требуют проверки, но внутреннее понимание уже приходит. Это был не случай — это было узнавание правильно поставленного решения.

— Ключевое свойство CuAAC — ее биоортогональность (ее компоненты не встречаются в живых системах). Как именно это свойство позволило «пришивать» метки и лекарства прямо к работающим биомолекулам, не нарушая жизнедеятельности клетки? В чем была магия этого «молекулярного замка»?

— Биоортогональность означает, что компоненты реакции — азиды, алкины и активная форма меди — отсутствуют в живых системах и не вмешиваются в их естественную химию. Это и создало эффект молекулярного «замка».

Реакция происходит только там и тогда, где мы сами ее запускаем. Можно «пришить» метку, зонд или лекарственную молекулу строго к выбранной биомишени, не затрагивая остальные процессы в клетке. Магия здесь не мистическая, а химическая: строгая селективность, продуманная кинетика и отсутствие побочных путей.

— Вашу реакцию проводят тысячи раз в день по всему миру — от академических лабораторий до фармпроизводств. Как вы, как автор, ощущаете эту незримую, но колоссальную «присутственность» своего изобретения в глобальной науке и медицине?

— Это ощущение тихое, но очень глубокое. Ты понимаешь, что твое изобретение стало частью повседневной научной практики — инструментом, о котором часто даже не задумываются, потому что он просто работает.

Для химика это, пожалуй, высшая форма признания. Когда реакция перестает быть «чьей-то» и становится общей, почти анонимной частью научного языка. В такие моменты особенно ясно понимаешь, что наука — коллективное дело, а хороший инструмент живет дольше своего автора.

— Иногда фундаментальный инструмент меняет ландшафт науки, но его создание не всегда оказывается в центре публичного внимания. Что, по-вашему, важнее для изобретателя такого инструмента, как CuAAC — формальное признание или та невидимая работа, которую его творение совершает в тысячах лабораторий каждый день?

— Формальное признание, безусловно, приятно — оно фиксирует момент в истории. Но для изобретателя фундаментального инструмента важнее другое: что этот инструмент реально работает и приносит пользу каждый день.

Когда CuAAC используется тысячами лабораторий — в диагностике, медицине, материаловедении,— это и есть ее подлинная оценка. История науки в конечном счете пишется не наградами, а тем, какие инструменты остаются и продолжают работать.

— CuAAC по праву считается одним из главных химических инструментов XXI века. Над чем вы работаете сейчас? Стоит ли перед вами задача создать нечто, способное превзойти ее по значимости или открыть следующую новую эру в молекулярных науках?

— Сегодня мой интерес все больше смещается в сторону понимания того, как работает мозг на молекулярном уровне. В частности, меня глубоко интересуют процессы нейротрансмиссии и роль эндоканнабиноидной системы как одного из ключевых регуляторов нейронной активности, пластичности и баланса в нервной системе.

Эндоканнабиноидная система уникальна тем, что она не просто передает сигнал, а тонко настраивает работу нейронных сетей — по сути, действует как «мастер-регулятор», согласующий возбуждение и торможение, память и адаптацию. Понимание того, как именно эта система работает на уровне отдельных молекул и рецепторов, открывает принципиально новые возможности как для фундаментальной нейронауки, так и для медицины.

В более широком смысле меня по-прежнему занимает вопрос, как химия может помочь нам увидеть сложные биологические процессы. В свое время химические инструменты позволили визуализировать ДНК, белки, клеточные структуры. Следующий шаг — научиться с молекулярной точностью наблюдать динамику нейронных процессов, лежащих в основе мышления, памяти и сознания.

В этом я вижу глубокую и красивую связь между химией и когнитивными науками. Создавая новые молекулярные метки и реакции, совместимые с живыми системами, мы постепенно приближаемся к возможности визуализировать не просто структуру, а функцию — своего рода «молекулярную кинематографию» работы мозга. Это не быстрый путь, но именно такие технологии со временем позволяют задавать вопросы, которые раньше казались философскими, а не научными.

Я не ставлю перед собой задачу «превзойти» CuAAC. Наука так не работает. Каждое действительно новое направление возникает тогда, когда появляется технология, позволяющая отвечать на еще не сформулированный до конца вопрос. Если такие инструменты удается создать — они сами определяют начало новой эры.

Мария Грибова