כימאי מאוניברסיטת טקסס בדאלאס ועמיתיו פיתחו תגובה כימית חדשה שתאפשר לחוקרים לסנתז באופן סלקטיבי את הגרסאות השמאליות או הימניות של "מולקולות המראה" המצויות בטבע ולהעריך אותן לשימוש פוטנציאלי נגד סרטן, זיהום , דיכאון, דלקת ועוד שורה של מצבים.
התוצאות חשובות מכיוון שבעוד שלגרסאות השמאליות והימניות, או האננטיומרים, של תרכובות כימיות יש תכונות כימיות זהות, הן שונות באופן שבו הן מגיבות בגוף האדם. פיתוח דרכים חסכוניות לסנתז רק את הגרסה עם אפקט ביולוגי רצוי הוא קריטי לכימיה רפואית.
במחקר שפורסם בגיליון 11 באוקטובר של כתב העת מַדָעהחוקרים מתארים כיצד שיטת הסינתזה הכימית שלהם יכולה לייצר במהירות, ביעילות ובצורה ניתנת להרחבה דגימה שהיא אך ורק אננטיומר אחד של זוג מולקולות בתמונת מראה, בניגוד לתערובת של השתיים. השיטה החדשה כוללת הוספת קבוצות פרניל -; מולקולות העשויות מחמישה אטומי פחמן -; לאנונים באמצעות זרז חדש שפותח בשלב אחד בתהליך הסינתזה.
הוספת קבוצת פרניל היא הדרך שבה הטבע מרכיב את המולקולות הללו, אבל זה היה מאתגר עבור מדענים לשכפל זאת בהצלחה."
ד"ר פיליפו רומיטי, עוזר פרופסור לכימיה וביוכימיה, בית הספר למדעי הטבע ומתמטיקה ב-UT דאלאס והמחבר המקביל של המחקר
"הטבע הוא הכימאית הסינתטית הטובה מכולם; היא הרבה לפנינו. מחקר זה מייצג שינוי פרדיגמה באופן שבו אנו יכולים כעת לסנתז כמויות גדולות של מולקולות פעילות ביולוגית ולבדוק אותן לגבי פעילות טיפולית", אמר רומטי, שהוא גם א. מלומד למניעת סרטן וחקר המכון של טקסס (CPRIT).
תרכובות טבעיות מהוות מקור משמעותי לתרופות חדשות פוטנציאליות, אך מכיוון שהן מופיעות לעתים קרובות רק בכמויות זעירות, מדענים וחברות תרופות חייבות לפתח שיטות לסנתז כמויות גדולות יותר לבדיקה במעבדה או לייצור תרופות.
במחקרם, החוקרים הדגימו כיצד שילוב התגובה הכימית החדשה שלהם הביא לתהליך סינתזה שהגיע לסיומו תוך כ-15 דקות בטמפרטורת החדר, שהוא חסכוני יותר באנרגיה מאשר צורך לחמם או לקרר חומרים באופן משמעותי במהלך תגובה.
רומטי שיתפה פעולה עם חוקרים בקולג' בוסטון, אוניברסיטת פיטסבורג ואוניברסיטת שטרסבורג בצרפת כדי לפתח את התגובה הכימית החדשה. תפקידה של רומטי היה כרוך ביצירת תהליך הסינתזה.
החוקרים פיתחו את השיטה שלהם כחלק ממאמץ לסנתז polycyclic polyprenylated acylphloroglucinols (PPAPs), שהם מחלקה של יותר מ-400 מוצרים טבעיים עם קשת רחבה של פעילות ביולוגית, כולל מאבק בסרטן, HIV, מחלת אלצהיימר, דיכאון, אפילפסיה והשמנת יתר. .
רומיטי ועמיתיו הוכיחו הוכחה למושג על ידי סינתזה של אננטיומרים של שמונה PPAPs, כולל נמרוסונול, כימיקל שמקורו בעץ ברזילאי, שהוכח על ידי חוקרים אחרים כבעל פעילות אנטיביוטית.
"במשך 20 שנה, אנחנו יודעים שנמרוסונול הוא אנטי מיקרוביאלי, אבל איזה אננטיומר אחראי? האם זה אחד או שניהם?" אמרה רומטי. "יכול להיות שלגרסה אחת יש את המאפיין הזה, אבל לשנייה אין."
רומיטי ועמיתיו בדקו את אננטיומר הנמרוזונול שלהם כנגד שורות תאים סרטן ריאות וסרטן השד שסופקו על ידי ד"ר ג'ון מינה, מנהל מרכז האמון לחקר אונקולוגיה טיפולית במרכז הרפואי UT Southwestern.
"לאנטנטיומר שלנו של נמרוסונול היו השפעות נאות למדי נגד שורות תאים סרטניים", אמר רומטי. "זה היה מאוד מעניין והיה יכול להתגלות רק אם הייתה לנו גישה לכמויות גדולות של דגימה אנטיומרית טהורה לבדיקה."
רומיטי אמרה כי יידרש מחקר נוסף כדי לאשר אם אננטיומר אחד של נמרוסונול הוא אנטי מיקרוביאלי ספציפי והשני אנטי סרטני.
תוצאות המחקר עשויות להשפיע על גילוי תרופות ורפואה תרגום בכמה דרכים. בנוסף למידע על תהליכי ייצור תרופות ניתנים להרחבה ויעילים יותר, הממצאים יאפשרו לחוקרים ליצור אנלוגים של מוצרים טבעיים בצורה יעילה יותר, שהם גרסאות אופטימליות של המוצר הטבעי שהן חזקות יותר או סלקטיביות יותר באופן עבודתן בגוף.
"פיתחנו את התהליך הזה כדי להיות ידידותי לתרופות ככל האפשר", אמרה רומטי. "זהו כלי חדש עבור כימאים וביולוגים לחקור 400 לידים חדשים לתרופות שאנו יכולים לייצר, בתוספת האנלוגים שלהן, ולבדוק את הפעילות הביולוגית שלהן. כעת יש לנו גישה למוצרים טבעיים חזקים שבעבר לא יכולנו לסנתז במעבדה".
רומיטי אמרה שהשלב הבא יהיה ליישם את התגובה החדשה לסינתזה של סוגים אחרים של מוצרים טבעיים, בנוסף ל-PPAPs. באוגוסט הוא קיבל פרס מחקר של 1.95 מיליון דולר לחמש שנים לחוקרים בשלב מוקדם מהמכון הלאומי למדעי הרפואה הכללית, מרכיב של המכון הלאומי לבריאות (NIH), כדי להמשיך בעבודתו בתחום זה.
בנוסף ל-CPRIT, המחקר נתמך על ידי מימון מהקרן הלאומית למדע ומה-NIH (2R35GM130395, 2R35GM128779) לכותבים שותפים ולפרופסורים לכימיה ד"ר פנג ליו באוניברסיטת פיטסבורג וד"ר אמיר הויידה בבוסטון קולג'. .
