Forskere diversificerer mulighederne for lægemiddeludvikling med ny metalkatalysator

Et team af forskere fra University of Illinois ledet af kemiprofessor M. Christina White har udviklet en ny mangan-baseret katalysator, der kan ændre strukturen af ​​lægemiddellignende molekyler til at lave nye lægemidler, fremme tempoet og effektiviteten af ​​lægemiddeludvikling.

Deres resultater vises i journalen Naturkemi .

Mange lægemidler indeholder alifatiske og aromatiske kulstof-brint stilladser, hvortil kemikere indfører oxygenatomer på præcise steder for at diktere lægemidlets adfærd. Alifatiske molekyler har carbon-hydrogen-bindinger, der er stærke, allestedsnærværende og svære at manipulere uden at påvirke andre, mere reaktive dele af molekylet. For eksempel, aromater har en type binding, der ofte er mere reaktiv end alifatiske carbon-hydrogen-bindinger.

"Naturen fortæller os i eksempler på lægemidler som erythromycin og Taxol, at ved at udskifte specifikke brintatomer med oxygenatomer på strategiske steder, kemikere kan kontrollere et lægemiddels funktion, " sagde White. "Men, kulstof-hydrogen-bindinger i alifatiske strukturer er nogle af de stærkeste i naturen, og vores tidligere udviklede metoder til at omdanne dem til kulstof-iltbindinger - en proces kaldet oxidation - har en tendens til ikke at tolerere aromater, som også er meget udbredt i stoffer."

"Vi har udviklet en syntetisk mangankatalysator, der kan oxidere alifatiske stilladser i nærvær af aromater, der tjener som rammer for de fleste lægemidler, White sagde. White refererer ofte til, hvad hendes gruppe gør som "molekylær kirurgi." Tænk på denne mangankatalysator som analog med en sav, der kan skære kraniet uden at røre hjernen, hun sagde.

"Vores nye katalysator udfører arbejdet som et komplekst enzym, men er et simpelt stof, der bruger grundlæggende principper og kan opbevares i køleskab, " sagde hun. "Det vil give lægemiddeludviklere mulighed for at erstatte et brintatom med et oxygenatom uden at skulle lave et nyt lægemiddel fra bunden."

Holdet har brugt den nye mangankatalysator til med succes at demonstrere oxidation i 50 molekyler, hvoraf fire er narkotikastilladser, med potentiale til hurtigt at producere derivater med forskellige biologiske aktiviteter eller metabolitter. Dette er vigtigt, fordi metabolitter - biprodukterne ved at metabolisere et lægemiddel - nogle gange forårsager bivirkninger eller er mere aktive end det originale lægemiddel, sagde White.

"Bevæger sig fremad, vi mener, at denne katalysator kan sætte kemikere i stand til at fremskynde lægemiddelopdagelsesprocessen ved at producere nye lægemidler fra gamle og identificere metabolitter uden at skulle lave nye synteser, " hun sagde.