Kemikere bruger ilt, kobbersakse til at gøre billigere lægemiddelbehandlinger mulige

Lægemidler til behandling af kræft er ofte meget dyre at producere, hvilket medfører høje omkostninger for de patienter, der har brug for dem. Takket være banebrydende forskning udført af UCLA-kemikere, ledet af professor i organisk kemi Ohyun Kwon, kan prisen på medicinbehandlinger til kræft og andre alvorlige sygdomme snart falde.

Et kemikalie, der bruges i nogle lægemidler mod kræft, koster for eksempel medicinalvirksomheder 3.200 dollars pr. gram - 50 gange mere end et gram guld. UCLA-forskerne udtænkte en billig måde at fremstille dette lægemiddelmolekyle fra et kemikalie, der koster kun $3 per gram. De var også i stand til at anvende processen til at fremstille mange andre kemikalier, der blev brugt i medicin og landbrug til en brøkdel af de sædvanlige omkostninger.

Denne bedrift, offentliggjort i tidsskriftet Science involverer en proces kendt som "aminodealkenylering". Ved at bruge oxygen som reagens og kobber som katalysator til at bryde carbon-carbon-bindingerne i mange forskellige organiske molekyler erstattede forskerne disse bindinger med carbon-nitrogen-bindinger og omdannede molekylerne til derivater af ammoniak kaldet aminer.

Fordi aminer interagerer stærkt med molekyler i levende planter og dyr, bruges de i vid udstrækning i lægemidler såvel som i landbrugskemikalier. Kendte aminer omfatter nikotin, kokain, morfin og amfetamin og neurotransmittere som dopamin. Gødning, herbicider og pesticider indeholder også aminer.

Industriel produktion af aminer er derfor af stor interesse, men råmaterialerne og reagenserne er ofte dyre, og processerne kan kræve mange komplicerede trin at gennemføre. Ved at bruge færre trin og ingen dyre ingredienser kan processen udviklet på UCLA producere værdifulde kemikalier til en meget lavere pris end de nuværende metoder.

"Dette er aldrig blevet gjort før," sagde Kwon. "Traditionel metalkatalyse bruger dyre metaller såsom platin, sølv, guld og palladium og andre ædle metaller såsom rhodium, ruthenium og iridium. Men vi bruger oxygen og kobber, et af verdens mest udbredte uædle metaller."

Den nye metode bruger en form for oxygen kaldet ozon, en potent oxidant, til at bryde carbon-carbon-bindingen i carbonhydrider kaldet alkener, og en kobberkatalysator til at koble den brudte binding med nitrogen, hvilket gør molekylet til en amin. I et eksempel producerede forskerne en c-Jun N-terminal kinasehæmmer - et lægemiddel mod kræft - i kun tre kemiske trin i stedet for de 12 eller 13 trin, der tidligere var nødvendige. Omkostningerne pr. gram kan således reduceres fra tusindvis af dollars til blot nogle få dollars.

I et andet eksempel tog protokollen kun et skridt for at omdanne adenosin - en neurotransmitter og DNA-byggesten, der koster mindre end 10 cents pr. gram - til aminen N6-methyladenosin. Aminen spiller en afgørende rolle i at kontrollere genekspression i cellulære, udviklings- og sygdomsprocesser, og dens produktionsomkostninger har tidligere været 103 USD pr. gram.

Kwons forskningsgruppe var i stand til at modificere hormoner, farmaceutiske reagenser, peptider og nukleosider til andre nyttige aminer, hvilket viser den nye metodes potentiale til at blive en standardproduktionsteknik i lægemiddelfremstilling og mange andre industrier.

Flere oplysninger: Zhiqi He et al, Aminodealkenylering:Ozonolyse og kobberkatalyse omdanner C(sp 3 )-C(sp 2 )-bindinger til C(sp 3 )-N-bindinger, Science (2023). DOI:10.1126/science.adi4758

Journaloplysninger: Videnskab

Leveret af University of California, Los Angeles