Forskare vid Colorado State University har publicerat resultat i Nature som kan vara användbart för att påskynda utvecklingen av nya läkemedel och bekämpningsmedel.

Professorerna Andy McNally och Robert Paton ledde arbetet genom Institutionen för kemi vid CSU. Uppsatsen beskriver ett tillvägagångssätt för att dekonstruera och sedan återmontera vanliga föreningar som kallas heterocykler för att uppnå nya egenskaper. Dessa föreningar är ofta en utgångspunkt för forskning inom en mängd olika områden, och forskare arbetar ständigt med att modifiera dem för att förbättra eller optimera läkemedel, till exempel.

Vanligtvis skapas dessa föreningar i början av utvecklingsprocessen, där forskare bygger upp kända kombinationer genom flera steg för att komma fram till en möjlig läkemedelskandidat för testning. CSU-teamet visar istället i tidningen ett sätt att först bryta en befintlig heterocykel av pyrimidin och sedan bygga om den för att innehålla kväve snarare än kol längs kanten av strukturerna.

Den förändringen i periferin möjliggör en ny uppsättning fördelaktiga kemiska reaktioner som skulle ha varit svåra eller omöjliga att uppnå med dessa strukturer tidigare. Detta tillvägagångssätt, sa McNally, tar bort behovet av att göra omfattande och tidskrävande syntes från den ursprungliga enkla prekursorföreningen utåt. Han sa att den här typen av arbete är känt som molekylär redigering.

"Vårt tillvägagångssätt är kontraintuitivt men är mer effektivt", säger McNally, som innehar Albert I. Meyers ordförande i organisk kemi. "Genom att dra isär dessa föreningar och bygga om dem i slutet, kan vi snabbt ändra dem till lite olika, mer potenta versioner som sedan kan påskynda utvecklingen av det slutliga läkemedlet utan att behöva arbeta igenom en massa potentiella kombinationer - av vilka några kanske aldrig träna överhuvudtaget."

McNallys team är specialiserat på syntetisk organisk kemi, eller vetenskapen om att skapa nya och nödvändiga molekyler i ett labb. Medan hans team ledde den experimentella delen av forskningen, arbetade de nära med Patons team för att utveckla och använda beräkningsmetoder för att testa sina metoder och för att bättre beskriva övergångstillstånden. Ytterligare författare om forskningen från båda grupperna på avdelningen inkluderar doktorander Louis de Lescure, Benjamin Uhlenbruck och Celena Josephitis.

McNally sa att strategin som beskrivs i artikeln kan användas inom många områden och bygger på en tradition av spetsforskning inom syntetisk kemi vid CSU. Han sa att hans team nu fokuserar på hur detta tillvägagångssätt också kan användas för att bättre förstå drogaktiviteten i kroppen innan den används av allmänheten.

"Allt läkemedel som kommer ut på marknaden måste först gå igenom toxikologiska rapporter för att säkerställa att det inte hamnar där det inte hör hemma och för att bättre kvantifiera dess aktivitet i kroppen", sa han.

"Vårt tillvägagångssätt här kan användas för att öka massan av dessa föreningar något utan att ändra kemin. Genom att göra det kan forskare använda masspektrometri för att bättre upptäcka dess väg och aktivitet och skulle återigen påskynda utvecklingen och förståelsen av dessa nödvändiga kemikalier."

Mer information: Benjamin J. H. Uhlenbruck et al, A deconstruction-reconstruction strategy for pyrimidine diversification, Nature (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07474-1

Journalinformation: Natur

Tillhandahålls av Colorado State University