Undersøgelsen sigter mod at øge antitumoral aktivitet af forbindelse ekstraheret fra en Amazon-plante

Forskere i Brasilien har udarbejdet modificerede former af alkaloiderne produceret af Uncaria guianensis , en træagtig vin, der er hjemmehørende i Amazonas regnskoven.

U. guianensis er en lægeplante almindeligvis kendt som katteklo. De naturlige versioner af alkaloider er meget brugt til at bekæmpe tumorer og betændelse, og de kan hjælpe med at modulere immunsystemet. Forskerne søgte at designe terapeutisk mere potente kemikalier.

Undersøgelsen blev støttet af São Paulo Research Foundation - FAPESP og udført af forskere tilknyttet University of Ribeirão Preto (UNAERP) og Federal University of São Carlos (UFSCar), begge i São Paulo-staten. Resultaterne offentliggøres i Videnskabelige rapporter .

Alkaloider, som er organiske forbindelser produceret af planter eller mikroorganismer, har længe været brugt i medicin. Et eksempel er morfin, som er udvundet af opiumsvalmuen ( Papaver somniferum ).

Nylige undersøgelser har vist, at mindre ændringer i den kemiske struktur af visse alkaloider kan forbedre deres terapeutiske virkninger. Fluorovinblastin, for eksempel, resultater fra tilsætning af fluor til den kemiske struktur af vinblastin, et naturligt alkaloid produceret af den rosenrøde periwinkle ( Catharanthus roseus ).

Amerikanske forskere har påvist, at antitumoraktiviteten af ​​fluorovinblastin er 30 gange mere potent end den naturlige forbindelses.

"Da vi sammenlignede strukturen af ​​vinblastin og af alkaloiderne fra U. guianensis , vi fandt meget lignende biosyntetiske veje. En af de modifikationer, vi lavede, var derfor ens:vi erstattede et fluoratom med et brint i den aromatiske ring [en lille del af strukturen af ​​molekylet], "sagde Adriana Aparecida Lopes, en professor i UNAERP's Biotechnology Unit og første forfatter til artiklen.

Resultatet af denne lille ændring var et nyt alkaloid kaldet 6-fluor-isomitraphyllin, som har tre aromatiske brinter og en fluor i stedet for den naturlige alkaloids fire aromatiske hydrogener. Forskerne fremstillede også en analog kaldet 7-methyl-isomitraphyllin ved at erstatte en methylgruppe med en aromatisk brint.

Forskningen blev støttet af FAPESP via et Young Investigator Grant og et regulært forskningslegat under São Paulo Researchers in International Collaboration-programmet.

Et projekt, der fortsætter forskningen, er netop blevet udvalgt i en indkaldelse af forslag udstedt i fællesskab af FAPESP; National Council of State Funding Agencies (CONFAP); det nationale råd for videnskabelig og teknologisk udvikling (CNPq, et agentur under den brasilianske regering); og Det Europæiske Forskningsråd (ERC).

Det nye projekt vil blive udført i samarbejde med Sarah O;Connor, Direktør for Max Planck Instituttet for Kemisk Økologi i Tyskland.

Laboratorieanlæg

Der blev foretaget ændringer af alkaloiderne ved hjælp af U. guianensis egne metaboliske veje. Planter (unge planter) højst 15 cm høje blev dyrket i laboratoriet og blev fodret med vand og næringsstoffer. Forløbere for de naturlige alkaloider med små ændringer i deres strukturer blev føjet til dette flydende medium.

"Denne protokol kaldes precursor-styret biosyntese, " forklarede Lopes. "Syntesen udføres af planten. Jeg forsyner den med en analog nøglemellem [precursor], som fanges og indsættes i dets metaboliske vej, danner et nyt alkaloid. Dette er 'grøn kemi, "helt fri for opløsningsmidler eller reagenser, og bruger et in vitro plantesystem."

Planterne blev dyrket i 30 dage og derefter ekstraheret. Ekstrakterne blev udsat for forskellige typer væskekromatografi og massespektrometri for at identificere de stoffer, der var til stede i ekstraktet, baseret på deres tilsvarende ioner. Efter denne karakteristik, kemiske (kromatografiske) processer blev brugt til at isolere alkaloidanalogerne.

De to nye alkaloidanaloger modificeret med fluor- og methylgrupper blev analyseret ved nuklear magnetisk resonans (NMR) spektroskopi for at bekræfte deres kemiske struktur.

Ved at bruge denne metode, ca. et til to milligram af de nye alkaloider blev opnået. De næste trin vil indebære at øge outputtet. For at gøre det, det vil være nødvendigt at dæmpe plantens produktion af de naturlige alkaloider, da forskerne ønsker, at planten kun skal producere den fluorerede version i deres laboratorium.

"Vi bliver nødt til at dæmpe enzymet TDC, som er til stede i plantens stofskifte og omdanner aminosyren tryptofan til tryptamin. Anlægget vil ophøre med at producere naturlig tryptamin og vil kun producere den modificerede version, sagde Lopes.

Holdet forventer den terapeutiske effekt af de nye forbindelser opnået fra U. guianensis ved at bruge precursor-styret biosyntese til at være mere potent end dem, der produceres naturligt af planten.