Kemiforskere fremviser ny metode til at hjælpe med udvikling af farma, agrokemiske forbindelser

Forskere ved Colorado State University har offentliggjort resultater i Nature som kunne være nyttige til at fremskynde udviklingen af ​​nye lægemidler og pesticider.

Professorerne Andy McNally og Robert Paton ledede arbejdet gennem Institut for Kemi på CSU. Papiret skitserer en tilgang til at dekonstruere og derefter genmontere almindelige forbindelser kendt som heterocykler for at opnå nye egenskaber. Disse forbindelser er ofte et udgangspunkt for forskning inden for en række forskellige områder, og forskere arbejder konstant på at modificere dem for at forbedre eller optimere medicin, for eksempel.

Normalt skabes disse forbindelser i starten af ​​udviklingsprocessen, hvor forskere bygger på kendte kombinationer gennem flere trin for at nå frem til en mulig lægemiddelkandidat til test. CSU-teamet demonstrerer i stedet i papiret en måde, hvorpå man først kan bryde en eksisterende pyrimidin-heterocyklus og derefter genopbygge den til at indeholde nitrogen i stedet for kulstof langs kanten af ​​strukturerne.

Denne ændring i periferien giver mulighed for et nyt sæt gavnlige kemiske reaktioner, som ville have været svære eller umulige at opnå med disse strukturer før. Denne tilgang, sagde McNally, fjerner behovet for at udføre omfattende og tidskrævende syntese fra den oprindelige simple precursorforbindelse udadtil. Han sagde, at denne form for arbejde er kendt som molekylær redigering.

"Vores tilgang er kontraintuitiv, men er mere effektiv," sagde McNally, der har Albert I. Meyers-stolen i organisk kemi. "Ved at trække disse forbindelser fra hinanden og genopbygge dem til sidst, kan vi hurtigt ændre dem til lidt anderledes, mere potente versioner, som derefter kan fremskynde udviklingen af ​​det endelige lægemiddel uden at skulle gennemarbejde en masse potentielle kombinationer - hvoraf nogle måske aldrig træne overhovedet."

McNallys team har specialiseret sig i syntetisk organisk kemi eller videnskaben om at skabe nye og nødvendige molekyler i et laboratorium. Mens hans team ledede den eksperimentelle del af forskningen, arbejdede de tæt sammen med Patons team for at udvikle og bruge beregningsmetoder til at teste deres tilgange og for bedre at beskrive overgangstilstandene. Yderligere forfattere om forskningen fra begge grupper i afdelingen omfatter kandidatstuderende Louis de Lescure, Benjamin Uhlenbruck og Celena Josephitis.

McNally sagde, at den strategi, der er beskrevet i papiret, kan bruges på mange områder og bygger på en tradition for fremragende forskning inden for syntetisk kemi ved CSU. Han sagde, at hans team nu fokuserer på, hvordan denne tilgang også kan bruges til bedre at forstå narkotikaaktivitet i kroppen, før offentligheden bruger den.

"Ethvert lægemiddel, der kommer på markedet, skal først gennemgå toksikologiske rapporter for at sikre, at det ikke ender, hvor det ikke hører hjemme, og for bedre at kvantificere dets aktivitet i kroppen," sagde han.

"Vores tilgang her kan bruges til at øge massen af ​​disse forbindelser lidt uden at ændre kemien. Det giver forskere mulighed for at bruge massespektrometri til bedre at detektere dens vej og aktivitet og vil igen fremskynde udvikling og forståelse af disse nødvendige kemikalier."

Flere oplysninger: Benjamin J. H. Uhlenbruck et al., A deconstruction-reconstruction strategy for pyrimidin diversification, Nature (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07474-1

Journaloplysninger: Natur

Leveret af Colorado State University