Chemiker des Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) haben eine neue Sammlung molekularer Verbindungen erstellt und damit begonnen, sie als potenzielle Leitfäden bei der Suche nach neuen Arzneimitteln zu testen. Unter diesen Molekülen fanden sie mehrere, die vielversprechend für die Entwicklung als Antibiotika und Krebstherapien sind. Klingt nach einem Heureka-Moment? Naja, so ungefähr. Aber es ist eher ein Fall harter Chemie, die einfach gemacht wird.
Die neuen Verbindungen wurden mithilfe einer effizienten neuen Methode zur Verknüpfung von Molekülen synthetisiert, die im Labor von CSHL-Professor John Moses entwickelt wurde. Moses nennt seinen innovativen Prozess Accelerated SuFEx Click Chemistry (ASCC). Es handelt sich um einen der neuesten Fortschritte auf dem mit dem Nobelpreis ausgezeichneten Gebiet der Klick-Chemie, das von Moses‘ Mentor K. Barry Sharpless entwickelt wurde.
Durch die Klick-Chemie werden Moleküle schnell zusammengefügt, um komplexe neue Strukturen zu schaffen. Dadurch können Arzneimittelentwickler eine große Anzahl von Verbindungen für die weitere Erforschung zusammenstellen. Mit Beschleunigtes SuFExMithilfe der Klick-Chemie können mehr Verbindungen in weniger Schritten und mit höheren Ausbeuten erzeugt werden.
„Wenn Sie Moleküle herstellen können, können Sie sie testen“, erklärt Moses. „Und mit dieser Technologie kann man sie schnell machen.“
Moses und sein Team nutzten ASCC, um mehr als 150 einzelne neue Verbindungen zu entwickeln, darunter Derivate komplexer natürlicher Moleküle. In der Vergangenheit hätte es möglicherweise Monate gedauert, eine solche Auswahl an Molekülen zu erzeugen und zu reinigen. Moses und sein Team hatten sie innerhalb weniger Tage fertig. Anschließend testeten sie diese neuen Moleküle an Krebszellen und arzneimittelresistenten Bakterienstämmen.
In einer Reihe von Experimenten synthetisierte Joshua Homer, ein Forscher in Moses‘ Labor, eine Reihe von Molekülen, die einer krebshemmenden Verbindung namens Combretastatin A4 ähnelten. Homer fand heraus, dass zwei der neuen Moleküle Krebszellen abtöten könnten, die normalerweise einer Standard-Chemotherapie widerstehen. Diese Moleküle könnten eines Tages zu einer Lösung für schwer behandelbare Arten von Brust- und Bauchspeicheldrüsenkrebs führen.
Die Forscher schufen auch Moleküle, die einem Antibiotikum namens Dapson ähnelten. Sie stellten fest, dass einige dieser Moleküle gegen Dapson-resistente Bakterien wirksam waren. Laut Homer könnte ASCC Chemikern dabei helfen, andere komplexe Antibiotika neu zu entwickeln, um die verhärteten Abwehrkräfte von Krankheitserregern zu überwinden.
Mit Blick auf die Zukunft werden Moses und sein Team weiterhin ASCC nutzen, um neue Horizonte der Arzneimittelentwicklung zu erkunden und ihre Hinweise auf potenzielle Arzneimittelkandidaten zu verfeinern. In der Zwischenzeit hoffen sie, dass auch andere Forscher die Accelerated SuFEx-Technologie in ihre eigenen Arzneimittelforschungsplattformen einführen.
Moses fasst die Vorteile von ASCC zusammen: „Es ist einfach eine Möglichkeit, Funktionen zu finden. Man kann Dinge immer verbessern und optimieren. Aber lasst uns so schnell wie möglich ans Ziel kommen. Hoffentlich können wir den gesamten Prozess beschleunigen.“
Die Forschung ist veröffentlicht im Tagebuch Chemische Wissenschaft.
Mehr Informationen:
Joshua A. Homer et al., Modulare Synthese funktioneller Bibliotheken durch beschleunigte SuFEx-Klickchemie, Chemische Wissenschaft (2024). DOI: 10.1039/D3SC05729A