EuroWire , ΟΥΑΣΙΝΓΚΤΟΝ : Επιστήμονες στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης συνέθεσαν με επιτυχία τη βερτικιλλίνη Α, μια σύνθετη μυκητιακή ένωση που εντοπίστηκε για πρώτη φορά πριν από περισσότερα από 50 χρόνια και είναι από καιρό γνωστή για τις αντικαρκινικές της ιδιότητες. Το επίτευγμα σηματοδοτεί την πρώτη εργαστηριακή σύνθεση της ένωσης και επιλύει μια μακροχρόνια πρόκληση στην οργανική χημεία που είχε περιορισμένη επιστημονική μελέτη του μορίου από την ανακάλυψή του.
Η βερτικιλλίνη Α απομονώθηκε αρχικά από μύκητες στις αρχές της δεκαετίας του 1960 και τράβηξε την προσοχή λόγω της βιολογικής της δράσης, συμπεριλαμβανομένης της ικανότητάς της να παρεμβαίνει στην ανάπτυξη καρκινικών κυττάρων. Παρά την αρχική αυτή υπόσχεση, οι ερευνητές δεν μπόρεσαν να αναπαράγουν την ένωση συνθετικά λόγω της εξαιρετικά περίπλοκης μοριακής αρχιτεκτονικής της. Η δομή διαφέρει ελάχιστα από τις σχετικές μυκητιακές ενώσεις, ωστόσο αυτές οι ανεπαίσθητες διαφορές δημιούργησαν σημαντικά εμπόδια στη συναρμολόγηση του μορίου με την ακριβή τρισδιάστατη διάταξη που απαιτείται για τη βιολογική του λειτουργία.
Η πρόσφατα αναφερόμενη εργασία καταδεικνύει πώς ξεπεράστηκαν αυτές οι προκλήσεις χρησιμοποιώντας τις εξελίξεις στη συνθετική χημεία. Ο Mohammad Movassaghi, καθηγητής χημείας στο MIT και ένας από τους κύριους συγγραφείς της μελέτης, δήλωσε ότι η προσπάθεια παρείχε μια σαφέστερη κατανόηση του πώς οι μικρές δομικές παραλλαγές μπορούν να αυξήσουν δραματικά τη συνθετική πολυπλοκότητα. Οι ερευνητές ανέπτυξαν μεθόδους που τους επέτρεψαν να ελέγχουν τη σειρά με την οποία σχηματίστηκαν οι χημικοί δεσμοί, επιτρέποντας την κατασκευή της ένωσης μετά από δεκαετίες ανεπιτυχών προσπαθειών από την επιστημονική κοινότητα.
Εργαστηριακές δοκιμές ενός παραγώγου της βερτικιλλίνης Α έδειξαν δράση σε ανθρώπινα καρκινικά κύτταρα, συμπεριλαμβανομένης της δράσης έναντι του διάχυτου γλοιώματος μέσης γραμμής, ενός σπάνιου και επιθετικού παιδιατρικού καρκίνου του εγκεφάλου. Το διάχυτο γλοίωμα μέσης γραμμής χαρακτηρίζεται από περιορισμένες επιλογές θεραπείας και κακά αποτελέσματα, γεγονός που το καθιστά επίκεντρο συνεχιζόμενης έρευνας. Τα ευρήματα ελήφθησαν χρησιμοποιώντας καλλιεργημένα ανθρώπινα καρκινικά κύτταρα και αντιπροσωπεύουν πειραματικά αποτελέσματα πρώιμου σταδίου και όχι κλινικά δεδομένα.
Η μελέτη διεξήχθη από κοινού από τους Movassaghi και Jun Qi, αναπληρωτή καθηγητή ιατρικής που συνδέεται με το Ινστιτούτο Καρκίνου Dana-Farber , το Κέντρο Παιδικού Καρκίνου και Αιματολογικών Διαταραχών της Βοστώνης και την Ιατρική Σχολή του Χάρβαρντ . Τα ευρήματά τους δημοσιεύθηκαν στο Journal of the American Chemical Society , ένα από τα κορυφαία επιστημονικά περιοδικά με αξιολόγηση από ομοτίμους στον τομέα της χημείας.
Επίλυση δεκαετιών πρόκλησης στη σύνθεση μυκητιακών ενώσεων
Σε μοριακό επίπεδο, η βερτικιλλίνη Α αποτελείται από δύο πανομοιότυπα μισά που πρέπει να συγχωνευθούν για να σχηματίσουν ένα διμερές με ακριβή χωρική διαμόρφωση. Η επίτευξη αυτής της ακριβούς ευθυγράμμισης ήταν η κεντρική πρόκληση που εμπόδιζε τη σύνθεση για δεκαετίες. Σύμφωνα με τους ερευνητές, ακόμη και μικρές αποκλίσεις στον προσανατολισμό κατά τη συναρμολόγηση μπορούν να διαταράξουν τις βιολογικές ιδιότητες της ένωσης, καθιστώντας απαραίτητο τον αυστηρό έλεγχο της τρισδιάστατης δομής.
Για να αντιμετωπίσει αυτό το πρόβλημα, η ομάδα σχεδίασε μια συνθετική διαδικασία 16 βημάτων που έλεγχε προσεκτικά πότε και πώς σχηματιζόταν κάθε χημικός δεσμός. Οι ερευνητές άλλαξαν την παραδοσιακή ακολουθία των αντιδράσεων σχηματισμού δεσμών και προστάτευσαν προσωρινά τις εύθραυστες μοριακές περιοχές από το να σπάσουν κατά τη διάρκεια κρίσιμων σταδίων. Ορισμένες λειτουργικές ομάδες αφέθηκαν σκόπιμα καλυμμένες μέχρι να ενωθούν επιτυχώς τα δύο μισά του μορίου, διασφαλίζοντας ότι η τελική ένωση υιοθέτησε την απαιτούμενη τρισδιάστατη δομή.
Ο χρόνος των χημικών αντιδράσεων αποδείχθηκε κρίσιμος
Ο Movassaghi δήλωσε ότι η εργασία υπογράμμισε τη σημασία του χρονισμού στη χημική σύνθεση. Αλλάζοντας τη σειρά των βασικών βημάτων, οι ερευνητές μπόρεσαν να καθοδηγήσουν το μόριο στη σωστή του διαμόρφωση, ένα αποτέλεσμα που δεν είχε επιτευχθεί προηγουμένως. Η προσέγγιση επιτρέπει επίσης τη δημιουργία σχετικών παραλλαγών της βερτικιλλίνης Α, οι οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να μελετηθεί πώς μικρές χημικές τροποποιήσεις επηρεάζουν τη βιολογική δραστηριότητα.
Με την εργαστηριακή σύνθεση πλέον να έχει καθιερωθεί, η βερτικιλλίνη Α μπορεί να παραχθεί σε ποσότητες επαρκείς για ευρύτερη επιστημονική έρευνα. Ο Qi δήλωσε ότι οι φυσικές ενώσεις έχουν ιστορικά διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στην ανακάλυψη φαρμάκων και η πρόσβαση σε συνθετικά παραγόμενη βερτικιλλίνη Α επιτρέπει πιο λεπτομερή μελέτη του τρόπου με τον οποίο το μόριο αλληλεπιδρά με τα καρκινικά κύτταρα. Οι ερευνητές σχεδιάζουν να εξετάσουν τις ιδιότητές της χρησιμοποιώντας ολοκληρωμένες προσεγγίσεις που καλύπτουν τη χημεία, τη χημική βιολογία, τη βιολογία του καρκίνου και την έρευνα που επικεντρώνεται στον ασθενή, με στόχο την επέκταση της κατανόησης του πιθανού ρόλου της στην επιστήμη του καρκίνου.
Η δημοσίευση που δημοσιεύτηκε για πρώτη φορά στο Manchester Guardian , επιστήμονες συνθέτουν μια αόριστη μυκητιακή ένωση με δυνατότητες έρευνας για τον καρκίνο .