Wetenschappers van Waseda University zijn erin geslaagd een methode te ontwikkelen voor een totale synthese van cotylenine A, een plantengroeiregulator die veel aandacht heeft gekregen van de wetenschappelijke gemeenschap vanwege zijn veelbelovende biologische activiteit als middel tegen kanker. Deze methode werd gerapporteerd in de Tijdschrift van de American Chemical Society op 16 maart, 2020.

"Onze methode zal in staat zijn om een ​​constante aanvoer van cotylenine A te leveren, die mogelijk zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van een effectief geneesmiddel tegen kanker, " zegt Masahisa Nakada, een professor in de synthetische chemie aan de Waseda University in Tokyo, Japan en corresponderende auteur van deze studie.

Nakada gelooft dat dit 's werelds eerste totale synthese van cotylenine A is die ooit is gerapporteerd.

Eerdere biologische onderzoeken hebben aangetoond dat cotylenine A, gecombineerd in behandeling, celdood kan programmeren voor een breed scala aan menselijke kankercellijnen en tumorgroei kan onderdrukken. In aanvulling, cotylenine A bleek de differentiatie van myeloïde leukemiecellen te induceren in combinatie met een specifiek farmaceutisch geneesmiddel.

Ondanks zijn potentieel, de productie van cotylenine A uit natuurlijke hulpbronnen is niet mogelijk omdat de schimmel die cotylenine A produceert tijdens de bewaring al zijn vermogen om zich te vermenigvuldigen verliest, waardoor een aanbodtekort zou ontstaan. Ook, cotylenine A heeft een complexe structuur waarbij twee carbocyclische vijfledige ringen zijn gefuseerd met een formidabele carbocyclische achtledige ring met een uniek gestructureerde, op glucose gebaseerde suiker bevestigd. Het is bekend dat het chemisch synthetiseren van een carbocyclische achtledige ring moeilijk is, en omdat het carbocyclische ringsysteem een ​​aantal functionele groepen omvat zoals groepen, deze kenmerken hebben het voor wetenschappers in het veld een uitdaging gemaakt om cotylenine A kunstmatig te synthetiseren.

"Wat we met onze methode deden, was de structuur van cotylenine A in drie fragmenten scheiden, Nakada legt uit. "Elk fragment werd vervolgens bereid met in de handel verkrijgbare chemische verbindingen met behulp van verschillende reacties, zoals een door ons ontwikkelde katalytische asymmetrische intramoleculaire cyclopropanering (CAIMCP). Daarna, we hebben de twee fragmenten weer samengevoegd met behulp van een koppelingsreactie, gevolgd door een cyclisatie van de carbocyclische achtledige ring die werd gemedieerd door het chemische element palladium en een koppeling met het suikerdeelfragment dat werd gekatalyseerd door het chemische element rhodium." Hij voegt eraan toe:"De totale synthese duurde ongeveer 25 stappen, en ons gesynthetiseerde product is identiek aan dat van natuurlijk voorkomende cotylenine A."

Nakada zegt dat zijn team er nu in is geslaagd deze synthese in slechts 20 stappen te realiseren, en door het aantal stappen verder te verminderen, productie van een voldoende hoeveelheid cotylenine A mogelijk zal worden. Hij hoopt dat de door hen ontwikkelde methode zal bijdragen aan verdere biologische studies van cotylenine A en aan de ontdekking van een geneesmiddel tegen kanker dat sterkere antikankeractiviteit vertoont en geen bijwerkingen veroorzaakt door het modificeren van cotylenine A, evenals de toepassing voor een totale kunstmatige synthese van verschillende verbindingen in de toekomst.