O metodă mai ieftină de sinteză a medicamentelor, descoperită de chimiști de la Rice University
Medicamentele farmaceutice se bazează adesea pe compuși chimici găsiți în organism.
De exemplu, fosfatul este un compus comun pe care celulele îl folosesc ca un comutator chimic. Printr-un proces numit fosforilare, celulele pot adăuga un fosfat unei molecule pentru a-i activa funcția. Când funcția nu mai este necesară, celulele pot elimina fosfatul prin defosforilare, dezactivând astfel molecula.
Deși acest mecanism de comutare este esențial pentru celule, el reprezintă o problemă semnificativă pentru designul medicamentelor. Multe medicamente, în special cele bazate pe compuși biologici, conțin fosfat în structura lor chimică. Celulele pot defosforila aceste medicamente în timpul procesării în organism, ceea ce reduce semnificativ eficacitatea acestora.
Hans Renata a declarat că soluția la această problemă, deși bine studiată, este extrem de costisitoare: tiofosfatul, un analog al fosfatului care acționează similar, dar este mult mai greu de eliminat. Echipa lui Renata a dezvoltat recent o metodă, publicată în revista Nature, care reduce semnificativ costul adăugării de tiofosfat la structurile chimice, deschizând astfel noi căi pentru designul medicamentelor.
„Pentru a adăuga tiofosfat la o structură chimică, cum ar fi un medicament, trebuie să folosești un compus numit ATPγS, care este o moleculă foarte scumpă”, a declarat Xiangyu Wu, coautor principal și cercetător postdoctoral în laboratorul lui Renata. „De fiecare dată când voiam să adăugăm un tiofosfat, trebuia să folosim un ATPγS nou, iar fiecare ATPγS era extrem de scump – prea scump pentru a fi folosit în altceva decât în cele mai mici cantități.”
ATPγS este un analog al ATP-ului, o moleculă care adaugă fosfați la structuri chimice. Spre deosebire de ATPγS, cercetătorii au dezvoltat metode de reciclare a ATP-ului, reducând semnificativ costul fiecărei fosforilări. Prin această abordare, în loc să fie necesară o moleculă pentru fiecare eveniment de fosforilare, fiecare moleculă de ATP poate fi utilizată repetat.
„Deoarece ATP și ATPγS sunt atât de similare, ne-am decis să vedem dacă putem adapta procesul de reciclare a ATP-ului pentru ATPγS”, a spus Yu Fu, student la masterat în laboratorul lui Renata și coautor principal. „Se pare că, cu enzimele și molecula donatoare sacrificială potrivită, poți recicla cu siguranță ATPγS.”
Procesul lor de reciclare necesită doar o cantitate mică de ATPγS pentru a adăuga tiofosfați la un număr mare de compuși chimici, reducând astfel semnificativ costul fiecărei reacții. De asemenea, este flexibil: cercetătorii pot ajusta procesul pentru a adăuga tiofosfați la diferite tipuri de structuri chimice și în locuri diferite.
„Am reușit să folosim acest proces pentru a adăuga ieftin tiofosfați la mai multe clase diferite de medicamente, de la molecule mici la macromolecule”, a afirmat Renata. „Avem rezultate preliminare interesante care sugerează că putem produce o clasă de medicamente denumite oligonucleotide antisens, care se bazează foarte mult pe fosfați. Metoda noastră de reciclare ar putea duce la o modalitate mai eficientă și mai economică de a prepara aceste medicamente, care sunt adesea folosite pentru a trata boli genetice.”
