Σχεδιασμός νέων φαρμάκων σε χρόνο ρεκόρ

Χημικοί του Πανεπιστημίου του Σικάγου προτείνουν μια νέα τεχνική που υπερβαίνει την επίπονη και χρονοβόρα διαδικασία κατασκευής μοριακών δομών, επιτρέποντας στους επιστήμονες να παράγουν γρήγορα και εύκολα νέα μόρια ενδιαφέροντος

Για να κυκλοφορήσει ένα φάρμακο, εκατοντάδες επιστήμονες περνούν ατέλειωτες ώρες στα εργαστήρια για να σχεδιάσουν και να δοκιμάσουν ένα νέο μόριο. Το φάρμακο πρέπει να είναι όχι μόνο αποτελεσματικό, αλλά και όσο το δυνατόν πιο ασφαλές και εύκολο στην παρασκευή του, και οι ερευνητές πρέπει να επιλέξουν ανάμεσα σε χιλιάδες τη κατάλληλη χημική του δομή. Αλλά η κατασκευή κάθε πιθανής μοριακής δομής για δοκιμή είναι μια επίπονη διαδικασία, ακόμα κι αν οι ερευνητές θέλουν απλώς να αλλάξουν ένα μόνο άτομο άνθρακα.

Μια νέα τεχνική που δημοσιεύτηκε από χημικούς του Πανεπιστημίου του Σικάγο και τη φαρμακευτική εταιρεία Merck & Co. στο περιοδικό Science προσφέρει έναν τρόπο να ξεπεραστεί αυτή τη διαδικασία, επιτρέποντας στους επιστήμονες να παράγουν γρήγορα και εύκολα νέα μόρια ενδιαφέροντος.

Η τεχνική που εφαρμόστηκε στο εργαστήριο του καθηγητή Mark Levin τους επιτρέπει να κάνουν προσαρμογές σε πολύπλοκα μόρια χωρίς να χρειάζεται να ξεκινήσουν τη διαδικασία σχεδιασμού από την αρχή, όπως, για παράδειγμα, να συνδέσουν ένα ζεύγος ατόμων υδρογόνου αντί για άτομα αζώτου, που μπορεί να διευκολύνει τον οργανισμό να προσλάβει το φάρμακο ή να αφαιρέσουν ένα άτομο άνθρακα για να μειώσουν μια συγκεκριμένη παρενέργεια.

Στην πραγματικότητα εργαστήριο του Levin έχει θέσει ως στόχο να παρακάμψει κάθε επίπονη διαδικασία και να επιτρέψει στους επιστήμονες να κάνουν μία ή δύο αλλαγές σε ένα σχεδόν τελειωμένο μόριο.

Και επειδή για να πάει κάποιος μπροστά αρκεί να κοιτάξει λίγο πίσω, οι ερευνητές γύρισαν τη ματιά τους σε μια παλιά τεχνική από τις δεκαετίες του 1950 και του 1960 που χρησιμοποιεί το φως για να καταλύσει ορισμένες αντιδράσεις.

Η τεχνική δεν χρησιμοποιείται ευρέως σήμερα επειδή βασίζεται σε λαμπτήρες υδραργύρου που δεν δρουν επιλεκτικά και πυροδοτούν πάρα πολλές αντιδράσεις στο μόριο ενδιαφέροντος και όχι μόνο αυτές που θα ήθελαν οι επιστήμονες.

Ωστόσο η ομάδα του Levin σκέφτηκε ότι τα αποτελέσματα μπορεί να είναι διαφορετικά με νεότερους λαμπτήρες LED που μπορούν να προγραμματιστούν για να εκπέμπουν μόνο ορισμένα μήκη κύματος φωτός. Οι επιστήμονες εφαρμόζοντας τη μέθοδο μόνο ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος, μπόρεσαν να καταλύσουν μόνο μία συγκεκριμένη αντίδραση, η οποία έκοψε τους δεσμούς άνθρακα γρήγορα και εύκολα.

Στη συνέχεια η ομάδα για να διαπιστώσει το εύρος των δυνατοτήτων της μεθόδου συνεργάστηκε με τη φαρμακευτική εταιρεία Merck, για να τη δοκιμάσει σε πολλά διαφορετικά σύνολα μορίων, δείχνοντας τελικά πως είναι πολλά υποσχόμενη.

«Για παράδειγμα, δείξαμε ότι μπορούσαμε να πάρουμε το φάρμακο για τη χοληστερόλη πιταβαστατίνη και να το μετατρέψουμε σε ένα άλλο διαφορετικό φάρμακο επίσης για τη χοληστερίνη που ονομάζεται φλουβαστατίνη. Αυτά είναι δύο εντελώς διαφορετικά μόρια που ξεχωρίζουν μόνο από μια διαγραφή ατόμου άνθρακα. Πριν από αυτή τη μέθοδο θα έπρεπε να τα δημιουργήσουμε μέσα από δύο εντελώς διαφορετικές διαδικασίες και πρώτες ύλες. Τώρα πήραμε μόνο ένα φάρμακο και το μετατρέψαμε σε ένα άλλο φάρμακο με μια μόνο κίνηση. Φανταστείτε να λέγατε σε έναν εργολάβο να ξαναφτιάξετε το μπάνιο στο σπίτι σας και εκείνος να σας έλεγε: “Συγγνώμη, θα πρέπει να ρίξουμε με μπουλντόζα ολόκληρο το σπίτι και να ξεκινήσουμε από την αρχή”!», σχολιάζει ο καθηγητής Mark Levin
Για τη διεξαγωγή μέρους αυτής της έρευνας, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν τη γραμμή δέσμης ChemMatCARS στην Προηγμένη Πηγή Φωτονίων, μια τεράστια εγκατάσταση ακτινοβολίας συγχρότρου στο Εθνικό Εργαστήριο Argonne του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ.

Οι επιστήμονες ελπίζουν ότι αυτή η διαδικασία μπορεί να διευκολύνει και να επιταχύνει τη διαδικασία σχεδιασμού νέων φαρμακευτικών μορίων, ειδικά εκείνων που περιλαμβάνουν αυτόν τον συγκεκριμένο μετασχηματισμό, δηλαδή τη διαγραφή ατόμων άνθρακα