Läkemedel som aktiveras inuti kroppen med katalytiska mängder guld kan erbjuda ett nytt alternativ för att behandla cancer och andra sjukdomar, fyra RIKEN-forskare har visat.

Att använda metaller för att omvandla maskerade "prodrugs" till deras aktiva former inuti kroppen är ett framväxande område inom biomedicinsk forskning. Dessa läkemedelsreaktioner är designade för att utlösas av metaller som inte finns naturligt i kroppen, tillhandahåller ett nytt sätt att utlösa läkemedelsfrisättning som lovar att öka effekten och minska biverkningarna av en terapi.

"Forskningsgrupper över hela världen har gjort mycket vackert arbete som visar att övergångsmetaller som rutenium och palladium kan användas i biologiska miljöer för att katalysera avslöjandet av droger, " säger Katsunori Tanaka, som leder RIKEN Biofunctional Synthetic Chemistry Laboratory. I många kliniska scenarier, dock, det kan vara användbart att distribuera flera maskerade droger samtidigt, var och en utlöses med en annan metall. "Vi identifierade en brist på studier som fokuserade på guld, och så satte vi oss för att ta oss an denna unika utmaning, " säger Tanaka.

Många aktiva läkemedel innehåller kvävebaserade aminfunktionella grupper, så Tanaka, Kenward Vong och deras kollegor utvecklade 2-alkynylbensamid (Ayba), en aminmaskerande grupp som skulle klippas bort i närvaro av guld. Ayba har en trippelbunden kol-kol alkyngrupp som, när den aktiveras av guld, utlöser en cykliseringsreaktion som slutligen klyver bindningen mellan Ayba och den maskerade kväveatomen, släpper det aktiva läkemedlet.

Vid testning, teamet använde Ayba för att skapa prodrugs av två amininnehållande anticancerföreningar. Genom att lägga till guld till dessa prodrugs i cancerceller frigjordes det aktiva läkemedlet för att döda cellerna, laget visade. Andra metaller utlöste inte demaskeringsreaktionen, och de Ayba-skyddade läkemedlen kan användas tillsammans med prodrugs som frisätts av rutenium och palladium. "Vi tror att Ayba-baserade prodrugs fungerar med mycket lovande, " säger Tanaka.

En annan fördel med Ayba prodrug-plattformen var att den lätt kunde modifieras. Forskarna lade till olika kemiska sidokedjor till Ayba-strukturen, gör det möjligt för dem att finjustera prodrugens övergripande egenskaper, såsom dess oförmåga att korsa cellmembran. "Att ha förmågan att göra derivat gör Ayba-gruppen mycket mer funktionell än andra metoder, " säger Tanaka.

"Vi hoppas att det här arbetet ger oss chansen att starta samarbeten och leta efter specifika system där vår kemi kan gynnas mest, Tanaka tillägger. "Vårt slutmål är att arbeta mot att utveckla nya terapeutiska applikationer."