בגילוי תרופות, בניית מולקולות מורכבות במהירות היא שם המשחק.
כימאים רוצים מולקולות עם מבנים אטומיים יותר ויותר תלת מימדיים מכיוון שהן עשויות להיות חזקות וסלקטיביות יותר בתוך הגוף, אבל השלבים הכימיים הנוספים הדרושים לבניית המורכבות הזו עולים זמן וכסף.
כפי שמתברר, ניתן לבנות מורכבות מולקולרית בפחות שלבים באמצעות כמה כלים פשוטים להפתיע: נורות LED כחולות מהמדף ואבן בניין כימית זמינה מסחרית המוכרת לתלמידי כימיה אורגנית שנה ב'.
כך עולה ממחקר חדש בהובלת אוניברסיטת באפלו שפורסם ביום חמישי (9 ביולי) ב מַדָע.
החוקרים ערבבו את אבני הבניין הכימיות המוכרות – מולקולות עם קשרי פחמן-הלוגן – עם זרז המופעל באור. כאשר הוא מואר באור LED כחול, הזרז הפך זמנית את המולקולות לצורות תגובתיות יותר. זה איפשר לחוקרים לשנות שני אטומי פחמן סמוכים במקום הרגיל.
השתמשנו בתנאים הקלים יחסית של אור גלוי כדי להרחיב את מה שכימאים יכולים לעשות עם מרכיב כימיה אורגנית ותיקה. אנו מקווים שזה נותן לכימאים מסלול מהיר יותר למולקולות המורכבות הדרושות לגילוי תרופות".
פטרישיה ז. מוסאצ'יו, דוקטורט, מחבר מקביל, עוזר פרופסור לכימיה, מכללת UB לאמנויות ומדעים
העבודה נעשתה בשיתוף פעולה עם המכון הפוליטכני של ווסטר, שבו עבד מוסאצ'יו בעבר, ואוניברסיטת בינגהמטון. זה נתמך על ידי המכון הלאומי למדעי הרפואה הכלליים, חלק מהמכונים הלאומיים לבריאות, ותוכנית ACCESS של קרן המדע הלאומית.
שניים תמורת אחד
אטומי פחמן מהווים את עמוד השדרה של רוב התרופות עם מולקולות קטנות. על ידי שינוי מה שקשור לאוטומי הפחמן האלה, כימאים יכולים לשנות את צורתה והתנהגותה של תרופה.
זה מה שהופך מולקולות עם קשרי פחמן-הלוגן לנקודות מוצא כה חשובות. ניתן להסיר בקלות אטום הלוגן מאטום פחמן ולהחליף אותו בקבוצה אחרת של אטומים, תגובה הנלמדת בדרך כלל בכימיה אורגנית לתואר ראשון.
באופן מסורתי, התגובה משנה רק את אטום הפחמן שאליו היה מחובר ההלוגן. הפחמן השכן נותר ללא שינוי.
השיטה של מוסאצ'יו והצוות שלה משנה את זה. הפוטו-קטליזטור פותח זמנית חלון להוספת קבוצות חדשות של אטומים גם לפחמן השכן.
"היתרון הוא קבלת שני שינויים מתגובה אחת, בעוד שבדרך כלל אתה מקבל רק שינוי אחד", אומרת המחברת המקבילה האחרת של המחקר, ג'ניפר הירשי, PhD, פרופסור חבר לכימיה באוניברסיטת בינגהמטון. "יותר שינויים בפחות שלבים הם חיוניים בעת יצירת תרופות עם מולקולות קטנות."
קופסאות של אור
המעבדה של מוסאצ'יו מלאה בנורות לד כחולות – אותם אורות המשמשים לגינות מקורה ולכלי דגים.
האורות יושבים בתוך תאים קטנים על מדפים שהצוות כינה "קופסאות באפלו". בתוך הקופסאות הללו, הנוריות הכחולות מפעילות את הזרז בכל בקבוקון, ומתחילה את התגובה המאפשרת בסופו של דבר לשנות שני אטומי פחמן שכנים במקום אחד.
השימוש באור נראה עדין יותר מגישות פוטוכימיות מסורתיות רבות המשתמשות באור אולטרה סגול (UV) בעל אנרגיה גבוהה יותר.
"אור UV יכול לפרק או לפרק את המולקולות האורגניות שאנו מייצרים, כך שהאור הנראה הוא גישה הרבה יותר מתונה", אומר מוסאצ'יו.
מוסאצ'יו אומר שהגישה יכולה להיות מותאמת בסופו של דבר גם לסוגים אחרים של טרנספורמציות מולקולריות. הצוות מתכנן לעבוד עם חברות תרופות כדי לחקור כיצד ניתן להתאים את השיטה למטרות תרופות ספציפיות.
"התקווה היא לא רק לייצר תרופות מהירות יותר, אלא גם לייצר תרופות מורכבות יותר שיכולות לכוון למטרות רפואיות מאתגרות יותר", היא אומרת.
מחברים שותפים נוספים כוללים את דיוויד ווטסון, פרופסור במחלקה לכימיה של UB, וכן סטודנטים לתואר שני בכימיה יופי ג'אנג, האמד ביסיריו, אלון נודלר ובנג'מין פאראש.
