Onderzoekers van Dartmouth College hebben een techniek ontwikkeld om synthetische steroïden te produceren die de weg zouden kunnen effenen voor een cascade van nieuwe ontdekkingen van geneesmiddelen. Het proces, gepubliceerd in het tijdschrift Natuurchemie , vergemakkelijkt de toegang tot zeldzame, spiegelbeeldisomeren van natuurlijk voorkomende steroïde structuren.

De techniek, gebaseerd op een reeks nieuwe chemische reacties, vermindert aanzienlijk de kosten en tijd die nodig zijn om therapieën te ontwikkelen uit een farmaceutisch bevoorrechte maar onderontwikkelde verzameling moleculen.

"Dit is een fundamenteel nieuwe moleculaire strategie voor de constructie van steroïden, " zei Glenn Micalizio, de New Hampshire hoogleraar scheikunde in Dartmouth. "Deze technologie maakt de bereiding van beide spiegelbeeldisomeren met evenveel gemak mogelijk, maar met ongekende efficiëntie."

De moleculaire kernstructuur van steroïden is een bewezen ruggengraat in de ontwikkeling van geneesmiddelen. Meer dan 100 verschillende steroïde moleculen zijn goedgekeurd door de Amerikaanse Food and Drug Administration als therapie voor een breed scala aan symptomen en ziekten, waaronder ontstekingen en pijn, kanker en bacteriële infectie.

Steroïdale therapieën vormen aantoonbaar de meest succesvolle klasse van medicijnen, geïnspireerd door een natuurlijk product. Alle bekende geneesmiddelen in deze klasse hebben een gemeenschappelijke structuur die bestaat uit slechts één van de twee mogelijke spiegelbeeldskeletten - bekend als enantiomeren. Dergelijke middelen zijn typisch verkrijgbaar bij chemische transformaties van natuurlijke en gemakkelijk verkrijgbare steroïden.

Volgens onderzoekers, moleculen op basis van het onnatuurlijke spiegelbeeld-isomeer van steroïden vormen de basis van een enorme verzameling onderbelichte potentiële medicijnen. Hoewel deze verbindingen de fundamentele, medicijnachtige fysieke eigenschappen van de natuurlijke klasse delen, ze beschikken over complementaire 3D-structuren met een breed potentieel in de kliniek.

"Met deze vooruitgang we hebben nu de mogelijkheid om vruchtbare gebieden van de chemische ruimte te onderzoeken voor de identificatie van onnoemelijke aantallen unieke, medicinaal relevante middelen, ' zei Micalizio.

Het proces dat is ontwikkeld in het Micalizio-laboratorium in Dartmouth, produceert steroïdale structuren van beide enantiomeer met wat onderzoekers beschrijven als ongekende efficiëntie. Met behulp van goedkope en overvloedige uitgangsmaterialen, de nieuwe klasse van kunststoffen kan in slechts vijf chemische stappen worden geproduceerd.

Het voorschot is gebaseerd op een chemische reactie die in 2014 door Micalizio werd ontdekt en die de helft van de steroïde structuur smeedt. De doorbraak werd mogelijk gemaakt door het uitvinden van een eenvoudige procedure om deze tussenproducten te bevorderen tot steroïde structuren van beide spiegelbeeldreeksen.

Hoewel chemische synthese eerder is beschreven als een route naar onnatuurlijke enantiomeren van steroïden, het in Dartmouth gepionierde proces stelt wetenschappers in staat om hun geneeskrachtige eigenschappen gemakkelijker te onderzoeken. belangrijk, de tijd en kosten van het voorbereiden van verzamelingen van nieuwe verbindingen in deze klasse - een vereiste voor de meeste moderne inspanningen voor het ontdekken van geneesmiddelen - zijn drastisch verminderd.

"Dit is verreweg de meest beknopte en flexibele manier om een ​​grote verscheidenheid aan nieuwe steroïden te maken, ' zei Micalizio.

Om de waarde van de technologie in de biomedische wetenschap aan te tonen, het onderzoeksteam toonde aan dat een van de moleculen die in hun eerste onderzoek werden bereid, krachtige en selectieve groeiremmende eigenschappen heeft tegen drie verschillende menselijke kankercellijnen.

"We zeggen niet alleen dat deze dingen potentieel hebben, " zei Micalizio, "Hier is een voorbeeld van het relatief kleine aantal verbindingen dat we hebben geproduceerd en dat hun potentiële waarde als middelen tegen kanker bewijst."

Aangezien synthetische spiegelbeeldisomeren niet gemakkelijk verkrijgbaar zijn uit natuurlijke bronnen, Het streven naar deze klasse geneesmiddelen en hun klinische waarde is afhankelijk van de efficiëntie waarmee organische chemici ze kunnen bereiden.

"De wetenschap van synthetische organische chemie is een essentieel onderdeel van de ontdekking van geneesmiddelen, en vorderingen op dit gebied zijn direct verantwoordelijk voor onze recente ontdekking, ' zei Micalizio.

"Zonder de mogelijkheid om nieuwe verzamelingen moleculen te creëren, het is moeilijk om veel potentieel opwindende nieuwe richtingen in de ontdekking van geneesmiddelen te volgen. Als zodanig, vooruitgang in de chemische synthese, zoals deze, kan diepgaande en kabbelende effecten hebben op de biomedische wetenschap, "Micalizio heeft toegevoegd

Voortbouwend op de uitdaging om chemie uit te vinden die ontdekkingen in de biomedische wetenschap stimuleert, Micalizio's laboratorium hoopt een nieuw technologieplatform te ontwikkelen om onnatuurlijke isomeren van steroïden te onderzoeken voor de ontwikkeling van therapieën.