VU chemikų sukurtas metodas gali paspartinti naujų vaistų kūrimą

Kuriant naujus vaistus chemikams dažnai tenka parengti atskirą sintezės kelią kiekvienam naujam molekulės variantui. Tai lėtina procesą ir apsunkina dešimčių ar net šimtų galimų junginių paiešką.

Nuotraukos šaltinis: Pixabay

Vilniaus universiteto (VU) Chemijos ir geomokslų fakulteto (CHGF) mokslininkai pasiūlė naują sprendimą – pirmąjį universalų matomosios šviesos fotoredokso katalize grįstą metodą, leidžiantį vienu žingsniu į paprastus aromatinius junginius įvesti universalų vieno anglies atomo fragmentą, kurį vėliau galima lengvai paversti įvairiomis funkcinėmis grupėmis. Tyrimas paskelbtas viename prestižiškiausių pasaulio chemijos žurnalų – Journal of the American Chemical Society (JACS).

Tyrimą parengė doktorantas Jonas Žurauskas kartu su prof. Edvinu Orentu ir doktorantu Nojumi Radzevičiumi bei magistrantais Pauliumi Vaickūnu ir Gabija Sergejevaite iš VU CHGF. Metodo naujovė slypi universaliame tarpiniame junginyje, veikiančiame kaip universalus cheminis „adapteris“. Užuot kiekvienam naujam junginiui kūrus naują sintezės kelią, chemikai pirmiausia gali įvesti šį tarpinį junginį, o vėliau iš jo greitai gauti daugybę skirtingų molekulių. Tai ypač svarbu medicininėje chemijoje, kur net ir nedideli molekulės struktūros pokyčiai gali lemti, ar būsimas vaistas bus veiksmingas, saugus ir tinkamas tolesniems tyrimams.
Universalus „adapteris“ chemikams

Metodo naujovė slypi universaliame tarpiniame junginyje, veikiančiame kaip cheminis „adapteris“. „Anksčiau kiekvienam analogui reikėjo atskiro sintezės kelio, dabar užtenka vieno žingsnio, o tolesnė įvairovė gaunama iš to paties tarpinio junginio“, – aiškina doktorantas Jonas Žurauskas.

„Tai tarsi universalus laikiklis, pritvirtintas prie sienos. Užuot kiekvieną kartą gręžus naują skylę ir ieškojus vis kito tvirtinimo būdo, pakanka vieną kartą pritvirtinti laikiklį, prie kurio vėliau galima lengvai pritaisyti skirtingus daiktus. Lygiai taip pat ir mūsų metode – pirmiausia sukuriamas universalus tarpinis junginys, iš kurio vėliau galima greitai gauti daugybę skirtingų molekulių“, – sako tyrėjas.

Kad tai nėra vien teorinė galimybė, mokslininkai pademonstravo praktiškai. Jie metodą sėkmingai pritaikė keliems gerai žinomiems vaistiniams junginiams, tarp jų ibuprofenui, naproksenui, sildenafilio analogui, kanabinoidams, tadalafilio dariniams, estronui ir kt. Tai parodė, kad metodas suderinamas su realiose vaistinėse molekulėse esančiomis funkcinėmis grupėmis, kurios dažnai apsunkina jautresnius sintezės būdus.

Tyrėjų teigimu, metodas galėtų būti taikomas ir kitų vaistinių bei biologiškai aktyvių molekulių modifikavimui – kuriant naujus junginių analogus medicininėje chemijoje ir tikslingai keičiant jų savybes.
Šviesa „įžiebia“ reakciją ir veikia vaistinėms molekulėms

Naujojo metodo pagrindas – matomosios šviesos fotoredokso katalizė, kurioje energijos šaltiniu tampa matoma šviesa. Ji sužadina fotokatalizatorių, kuris perduoda elektroną naujajam reagentui – metilendipiridiniumo druskai (DiPyM). Šiam suskilus susidaro reaktyvi dalelė, prisijungianti prie aromatinio žiedo. Vėliau katalizatorius atgauna elektroną, atsistato aromatiškumas ir susiformuoja galutinis produktas. Kadangi fotokatalizatorius ciklo pabaigoje grįžta į pradinę būseną, jo reikia labai nedaug (1 mol%), o reakcijai nereikia papildomų išorinių oksidatorių ar reduktorių.

„Būtent švelnios, matoma šviesa valdomos sąlygos leidžia pasiekti selektyvumą, kurio neįmanoma gauti klasikinėmis, aukštos temperatūros ar rūgštinėmis sąlygomis paremtomis reakcijomis“, – sako J. Žurauskas.

Svarbu ir tai, kad tai pirmasis bendras metodas, leidžiantis tiesiogiai įvesti jungiamąją C1 grupę į neaktyvuotus arenus. „Anksčiau kiekvienam analogui reikėjo atskiro sintezės kelio, dabar užtenka vieno žingsnio, o tolesnė įvairovė gaunama iš to paties tarpinio junginio“, – aiškina J. Žurauskas.

Tyrėjų teigimu, tai rodo, kad metodą būtų galima taikyti ir kitų vaistinių bei biologiškai aktyvių molekulių modifikavimui – kuriant naujus junginių analogus medicininėje chemijoje ir tikslingai keičiant jų savybes.
Nuo medicininės chemijos iki medžiagų mokslo

Mokslininkai įžvelgia bent tris kryptis, kuriomis šis metodas galėtų būti naudingas ateityje. Pirmoji – spartesnis naujų medicininės chemijos junginių ir jų analogų kūrimas. Antroji – molekulių, galinčių pasiekti ląstelės mitochondrijas, kūrimas, svarbus vaistų pernašos ir vaizdinimo tyrimuose. Trečioji – medžiagų mokslas.

Ilguoju laikotarpiu tikimasi, kad šis metodas taps vienu iš įprastų organinės sintezės įrankių, leidžiančių iš paprastų žaliavų greitai kurti naujas molekules.

Ateityje mokslininkai planuoja dar plačiau ištirti, su kokiomis kitomis vaistinėmis molekulėmis metodas veikia, pritaikyti jį konkrečioms medicininės chemijos ir medžiagų mokslo programoms, taip pat giliau tirti reakcijos mechanizmą, siekiant geriau suprasti selektyvumo dėsningumus sudėtingesnėse, kelis reaktyvius centrus turinčiose molekulėse.
Nuo idėjos iki publikacijos – devyni mėnesiai

Nuo idėjos iki publikacijos priėmimo praėjo devyni mėnesiai. „Šis terminas man ypač svarbus, nes geriausiai parodo, kokį efektyvumą ir pajėgumą turi mūsų komanda, kai žinome, kad rankose turime kažką reikšmingo“, – sako jis. Įdomu ir tai, kad pagrindinis reakcijos reagentas chemijos literatūroje buvo aprašytas dar prieš daugelį metų, tačiau niekas anksčiau jo nebuvo panaudojęs būtent tokiu būdu.

Tyrėjui ši publikacija reiškia daugiau nei asmeninį pasiekimą – tai galimybė parodyti, kad Lietuvoje vykdomi aukšto lygio fotochemijos tyrimai. „Kai atvykau čia studijuoti doktorantūros, ši kryptis Lietuvoje praktiškai neegzistavo – ją reikėjo atsivežti ir užauginti nuo nulio“. Mokslininkas tikisi, kad šis pasiekimas turės ir platesnį poveikį – kad ateityje finansavimo institucijos dar labiau įvertins ir parems aukšto lygio, tarptautinę reikšmę turinčias tyrimų kryptis Lietuvoje.

Prie tyrimo kartu su J. Žurausku dirbo doktorantas N. Radzevičius, magistrantai P. Vaickūnas ir G. Sergejevaitė, taip pat dr. S. Balčiūnas. Mokslinis vadovas – prof. dr. Edvinas Orentas. Visi straipsnio autoriai dirba VU.

• Kruasanai – ne tik pusryčiams: 5 idėjos, kurios padės šį kepinį atrasti iš naujo.
• Įrankis naujas, įpročiai seni: kodėl DI įdiegimas dar negarantuoja produktyvumo?
• Išmani technika, žmogiškos klaidos: kas trumpina buitinių prietaisų gyvenimą?
• Kaip iš tiesų prailginti išmaniojo telefono baterijos veikimo laiką?
• Greitiems rudens rytams: kaip pasigaminti traškią granolą su riešutais.
• Trinkelės ar betoninės plytelės namo įėjimo prieigai: ką pasirinkti?
• Išmanusis telefonas Lietuvoje taps prabangos preke?
• Atvėsus orams podagra gali priminti: gydytoja paaiškino, ką svarbu žinoti.
• Beveik 2 iš 3 Lietuvos gyventojų nežino, kas yra atnaujinta elektronika.
• Kraujospūdis pakilo per magnetinę audrą: sutapimas ar realus pavojus sveikatai?
• Mažiausias įmonės įvaizdžio nešėjas: ką apie verslą pasako vizitinė kortelė?
• Šiluma kaip ginklas: kaip norvegiškas šildytuvas lagamine tapo NATO kario įranga.
• „Kol nepamatysiu, nepatikėsiu“ nebeveikia: kaip DI keičia pasitikėjimą.
• Ar tikrai galiu sau leisti būstą? Atsakymo ieškokite ne tik skaičiuoklėje.
• Lietuvoje po vieną gyvenama dažniausiai visoje ES: štai kaip keičiasi būstai.
• Šių metų derliaus obuoliai: trys idėjos, ką gaminti pačiame jų sezono įkarštyje.
• Mažesnės degalų sąnaudos: kokius vairavimo įpročius verta keisti?
• DI jau pakeitė internetą. Tik pokytis atrodo kitaip, nei tikėjomės.
• Vėlyva tėvystė: kodėl neskubame turėti vaikų.
• Naujas DI akto įgyvendinimo etapas: teks pritaikyti konkretiems DI sprendimams.
• Pirmasis naujas 18 metrų ilgio troleibusas jau Vilniuje.
• Kūdikio klausos patikra išgąsdina ne vienus tėvus: kodėl tyrimą tenka kartoti?
• ESO didina kompensacijas už tiesioginius nuostolius patirtus po audros.
• Ekspertas: rugsėjį elektros pigimo tikėtis nereikėtų.
• Nuo karo lauko iki eksportui paruoštos gynybos technologijos.
• Tavo CV vėl atmetė? Ekspertai pataria, kaip pagaliau gauti svajonių darbą.
• Vaistai atrodo nepasiekiami, bet vaikui gali pakakti akimirkos: kur jų nepalikti.
• ESO: nuo audros pradžios elektros tiekimas atkurtas daugiau nei 98 proc. klientų.
• Lytiniai santykiai – tik su sutikimu.
• Google nebėra vienintelė vieta, kur žmonės ieško atsakymų.
• Nauja pinigų forma? Ką apie skaitmeninį eurą turės žinoti verslas ir vartotojai?
• „Tele2“ pradėjo naudoti papildomus 700 MHz dažnius.
• Vokietija - politinis žemės drebėjimas: į valdžią ateis kraštutiniai dešinieji?
• Sukčiai taikosi į ieškančius banko per „Google“: kaip nepakliūti į spąstus?
• Tai – ne perfekcionizmas: kaip atpažinti obsesinį kompulsinį sutrikimą?
• Taupyti, išleisti ar pasidalyti? Kaip vaikui neįdiegti finansinių kraštutinumų.
• Grybų sezonas įsibėgėja: ką svarbu žinoti prieš einant į mišką.
• RRT atnaujina informaciją: ryšio situacija šalyje toliau gerėja.
• ESO tęsia audros padarinių šalinimo darbus: tiekimas atkurtas 100 tūkst. klientų.
• Keliuose fiksuojami stipraus vėjo padariniai – kelininkai dirba visu pajėgumu.

Šio sąrašo naujienos detaliau

Daugiau ankstesnių naujienų:  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117  118  119  120  121  122  123  124  125  126  127  128  129  130  131  132  133  134  135  136  137  138  139  140