Ερευνητές με επικεφαλής τον Μαρκ Ντ. Λέβιν στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο ανέπτυξαν μια νέα, πιο ευέλικτη μέθοδο για την ανταλλαγή ατόμων άνθρακα με άζωτο σε μοριακές δομές, μια τεχνική γνωστή ως σκελετική επεξεργασία (skeletal editing) που χρησιμοποιείται συχνά στη φαρμακολογία για τη βελτίωση υπαρχόντων χημικών ενώσεων.
Μια έξυπνη λύση σε ένα παλιό πρόβλημα
Οι προηγούμενες προσεγγίσεις συχνά απαιτούσαν σκληρά χημικά ή λειτουργούσαν μόνο σε συγκεκριμένους τύπους μορίων, ενώ συχνά «κόλλαγαν» σε ενδιάμεσα στάδια. Η νέα διαδικασία, η οποία δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science, περιλαμβάνει τρία βασικά βήματα:
- Οι ερευνητές ξεκίνησαν με μοριακούς δακτυλίους που περιείχαν μια επιπλέον ομάδα ατόμων αζώτου.
- Στη συνέχεια, έριξαν μπλε φως παρουσία οξυγόνου και ενός αντιδραστηρίου (τετραμεθυλοθειουρία), προκαλώντας άνοιγμα και αναδιάταξη του δακτυλίου.
- Τέλος, μια περαιτέρω χημική επεξεργασία έκλεισε ξανά τον δακτύλιο, αφήνοντας το νέο άτομο αζώτου στη θέση του παλιού άνθρακα.
Αντί να προσπαθήσουν να αποφύγουν μια προβληματική αντίδραση κατά την οποία το μόριο σταματούσε να αναδιατάσσεται, η ερευνητική ομάδα αξιοποίησε το συγκεκριμένο στάδιο προσθέτοντας το κατάλληλο αντιδραστήριο, επιτρέποντας στο μόριο να ολοκληρώσει την αλλαγή με μεγαλύτερη επιτυχία και σε πιο σύνθετες φυσικές ουσίες.
Ελπιδοφόρα αποτελέσματα σε φαρμακευτικές ενώσεις
Για να αποδείξουν την αποτελεσματικότητα της τεχνικής, οι επιστήμονες την εφάρμοσαν σε δεκάδες ενώσεις που συναντώνται συχνά σε φάρμακα. Μεταξύ αυτών περιλαμβάνονται το φάρμακο για τον καρδιακό ρυθμό dronedarone, καθώς και οι δραστικές ουσίες vinpocetine, yohimbine και catharanthine.
Σε εργαστηριακές δοκιμές, η νέα τροποποιημένη εκδοχή της vinpocetine έδειξε βελτιωμένη διαλυτότητα και καλύτερα μεταβολικά χαρακτηριστικά, ενώ είχε μικρότερη επίδραση σε μια κρίσιμη πρωτεΐνη της καρδιάς, μειώνοντας ενδεχομένως τον κίνδυνο παρενεργειών στον καρδιακό ρυθμό. Παρότι η μέθοδος δεν έχει ακόμη εφαρμοστεί σε εμπορική κλίμακα παραγωγής φαρμάκων, η ερευνητική ομάδα εκτιμά ότι θα προσφέρει σημαντικές προοπτικές στη φαρμακευτική χημεία.
