Группа ученых Университета Оклахомы разработала метод для ускорения процесса открытия лекарств и снижения затрат на фармацевтические разработки. Исследование, опубликованное в журнале Journal of the American Chemical Society, представляет собой безопасный и надежный способ вставки одного углеродного атома в молекулы лекарств при комнатной температуре. Эти атомы обладают универсальными возможностями для дальнейших модификаций. Так исследователи смогут увеличивать химическое разнообразие без ущерба для чувствительных структур молекул.
Нитрогенные атомы и содержащие азот кольца, известные как гетероциклы, играют важную роль в разработке лекарств. Команда ученых во главе с профессором Индраджитом Шармой из Университета Оклахомы нашла способ изменить эти кольца. Она добавила один атом углерода с помощью химического вещества, называемого сулфенилкарбеном, которое быстро реагирует. Этот метод, называемый скелетным редактированием, преобразует существующие молекулы в новые кандидаты на роль лекарств.
Добавляя один атом углерода в эти уже существующие гетероциклы на поздних стадиях разработки, мы можем изменить биологические и фармакологические свойства молекулы, не меняя ее функциональных характеристик. Это может открыть новые области химического пространства для открытия лекарств.
Ранее были проведены аналогичные исследования, но они использовали потенциально взрывоопасные реактивы, имели ограниченную совместимость с функциональными группами и вызывали серьезные проблемы безопасности для промышленных масштабов.
Команда Шармы разработала стабильный реагент, который генерирует сулфенилкарбены при условиях без металлов при комнатной температуре, достигая выхода до 98%. Отсутствие металлов в реакциях помогает снизить экологические и риски для здоровья, так как многие металлы обладают некоторой токсичностью для человека.
Исследователи также рассматривают, как эта химия может революционизировать быстро развивающуюся область фармацевтики, известную как технологии библиотек, закодированных ДНК (DNA-encoded library, DEL). Платформы DEL позволяют исследователям быстро скринировать миллиарды маленьких молекул на способность связываться с белками, связанными с заболеваниями.
Метод Шармы с вставкой углеродного атома при комнатной температуре и без использования металлов делает его отличным кандидатом для применения в технологиях DEL, в отличие от других реакций, которые требуют жестких химических веществ или высокой температуры. Новый метод работает в жидкостях, дружественных воде, и достаточно мягок, чтобы его можно было использовать с молекулами, прикрепленными к ДНК.
Точное скелетное редактирование, проведенное в сотрудничестве с группой Дэмиана Янга из Бейлорского колледжа медицины, может значительно повысить химическое разнообразие и биологическую релевантность библиотек DEL. Это решает две ключевые проблемы в разработке лекарств.
«Стоимость многих лекарств зависит от числа шагов, которые необходимо выполнить для их создания. Фармацевтические компании заинтересованы в том, чтобы уменьшить их количество. Добавление углеродного атома на поздних стадиях разработки может сделать новые лекарства дешевле. Это как реконструкция здания, а не его строительство с нуля», — сказал Шарма. «Упрощение производства этих лекарств в крупных масштабах может снизить затраты на здравоохранение по всему миру».
Чем больше автоматизации появляется в медицине, тем шире становятся возможности для диагностики и лечения — не только в земных условиях, но и за их пределами. О роли роботов в медицине будущего, включая космические миссии, вы можете прочитать в этой статье.
