Işıkla çalışan kimyayı kullanarak farmasötikler için eski kimyasallarda yeni bir hayat bulmak

İlaç şirketleri, yeni farmasötiklerin geliştirilmesinde potansiyel kullanım açısından taranabilecek geniş kimyasal bileşik kütüphaneleri bulundurmaktadır. Bu bileşiklerin bir sınıfı olan sülfonamidler, antibiyotiklerde ve tip 2 diyabet, hipertansiyon ve inflamasyonu tedavi eden ilaçlarda kullanılır. Bu kütüphanelerde bu sülfonamidlerden binlercesi mevcuttur, ancak kimyasal olarak değiştirilmeleri zor olduğundan bunların başlangıçtaki amaçları dışında kullanımları sınırlıdır.

Şimdi, Penn State kimyagerleri tarafından yürütülen yeni araştırma, sülfonamidleri, çeşitli kanser ilaçları da dahil olmak üzere diğer farmasötik ürünlerde kullanılan başka bir yararlı kimyasal gruba (anilin) ​​dönüştüren basit bir tekniği ortaya çıkardı. Araştırmacılar, tekniğin sülfonamidlerin kullanımını genişletebileceğini ve potansiyel olarak yeni ilaçların gelişimini hızlandırabileceğini açıkladı.

Yakın zamanda araştırmayı açıklayan bir makale ortaya çıktı. Amerikan Kimya Derneği Dergisi.

Penn State Eberly Bilim Koleji’nde kimya yardımcı doçenti ve araştırma ekibinin lideri Eric Nacsa, “Pazara sunulan her ilaç genellikle, genellikle çeşitli sentetik işlemlerle gerçekleştirilen binlerce ve binlerce ayrı molekülün hazırlanmasını ve biyolojik değerlendirmesini içeren bir keşif kampanyasını gerektirir” dedi.

“Dolayısıyla, halihazırda var olan veya kolayca satın alınabilen daha basit molekülleri alıp bunları daha az işlemle hızlı bir şekilde istediğiniz şeye dönüştürmenize olanak tanıyan sentetik süreçler tasarlamaya çalışıyoruz. Amaç, bu binlerce ve binlerce bileşiği yapmak ve sonuçta ideal optimize edilmiş ilaç yapısına daha kısa sürede ulaşmaktır.”

Nacsa, araştırma ekibi tarafından geliştirilen yeni yöntemin, iki temel olayı içeren basit bir işlemle sülfonamidleri anilinlere dönüştürdüğünü açıkladı. İlk olarak, sülfonamid molekülünden bir protonu (hidrojen atomunun çekirdeğini) çıkarmak için potasyum fosfat kimyasal bileşiğini kullanıyorlar. Artık bir proton eksik olan sülfonamid daha sonra görünür ışığa maruz bırakılır, bu da molekülün başka bir kısmını uzaklaştırmak için kimyasal bir reaksiyon başlatır ve anilin haline dönüşümü tamamlar.

Nacsa, “Bu kimyasal dönüşümü daha fazla kimyasal katalizör eklemeden gerçekleştirme yeteneği tam bir sürprizdi” dedi. “Kullandığımız bireysel süreçlerin tümü standart kimyadır, ancak neden bu şekilde çalıştığının ayrıntılarını anlamak zordu.”

Bunu gerçekleştirmek için Nacsa, Penn State’in yanı sıra Birleşik Krallık merkezli çok uluslu bir ilaç ve biyoteknoloji şirketi olan GlaxoSmithKline (GSK) ve Florida Eyalet Üniversitesi’ndeki işbirlikçileriyle bir araya geldi. Ekip, proton uzaklaştırıldıktan sonra ışığın, bir nitrojen atomunun sülfonamid içindeki bir karbon atomuna bağlanarak sülfür dioksiti (SO₂) molekülden nasıl çıkardığını gösterdi.

Nacsa, “Kükürt atomunun çıkarılması, bileşiğin biyolojik özelliklerini önemli ölçüde değiştiriyor” dedi. “Ayrıca, GSK’nın hesaplamalı çalışmaları, ticari olarak temin edilebilen sülfonamidlerin %90’ından fazlasının bu teknik kullanılarak değiştirilebileceğini ileri sürdü. Sülfonamidlerin geri dönüştürülmesi, yeniden kullanılması ve yeniden amaçlandırılması için basit kimya kullanılarak bu kimyasal kitaplıkların genişletilmesinin, ilaç geliştirme için yeni yollar açacağı ümit edilmektedir.”

Penn State’deki araştırma ekibi, yüksek lisans öğrencileri Jaxon L. Barney, Bhargav Patel ve Santino M. Servagno’nun yanı sıra Nacsa’nın grubundaki doktora sonrası araştırmacı Mrinmoy Das’ın yanı sıra yüksek lisans öğrencisi Wyatt A. Gibbs ve danışmanı, kimya yardımcı doçenti Elvira R. Sayfutyarova’dan oluşuyordu. Katkıda bulunan diğer önemli kişiler arasında Collegeville, Pensilvanya’daki GlaxoSmithKline’dan Alexander J. Reif, Brian J. Levandowski ve Michael D. VanHeyst; ve Somnath Das ve Florida Eyalet Üniversitesi’nde kimya profesörü Bryan Kudisch.