برای سال‌ها، اگر از افرادی که برای تولید داروهای دارویی جدید کار می‌کنند بپرسید که چه آرزویی دارند، در بالای فهرست‌هایشان راهی برای جایگزینی آسان اتم کربن با اتم نیتروژن در یک مولکول مواجه خواهید بود.
اما دو مطالعه از شیمیدانان دانشگاه شیکاگو که در Science and Nature منتشر شده است، دو روش جدید را برای دست یافتن به این آرزو ارائه می دهد. این یافته ها می تواند تولید داروهای جدید را آسان تر کند.
مارک لوین، دانشیار شیمی و نویسنده ارشد هر دو مقاله، گفت: “این مشکل بزرگی بود که در آزمایشگاهم سعی کردم تا آن را حل کنم ولی به طور کامل موفق به رفع این مشکل نبودم اما دو نکته بزرگ را از این مشکل برداشته‌ام، و این یافته‌ها پایه روشنی را برای آینده ایجاد می‌کند.
در شیمی، یک اتم می تواند تفاوت بزرگی در یک مولکول ایجاد کند. یک اتم کربن را با یک اتم نیتروژن عوض کنید، و نحوه تعامل مولکول دارو با هدف خود را مشاهده میکنید که می تواند به طور چشمگیری تغییر کند.
به عنوان مثال: ممکن است مولکول دارو را راحت‌تر به مغز برساند، یا احتمال اینکه در مسیر خود پروتئین‌های اشتباهی را بگیرد، کمتر شود. بنابراین زمانی که دانشمندان در حال تولید داروهای پزشکی جدید هستند، اغلب می خواهند یک اتم خاص را مبادله کنند.
مشکل اینجاست که گفتن این کار بسیار ساده تر از انجام آن است. برای ساختن یک مولکول باید قدم به قدم پیش رفت و به انتها رسید، اما بعد شروع به آزمایش کنید و فکر کنید که اگر فقط یک اتم را تغییر دهید، دارو ممکن است بهتر عمل کند، باید به ابتدا برگردید و کل فرآیند را دوباره اختراع کنید.
آزمایشگاه لوین به دنبال یافتن راه‌های جدیدی برای ایجاد تغییرات کوچک در اسکلت یک مولکول بدون بازگشت به خانه اول است.
در این مورد، آنها می خواستند راهی برای مبادله یک اتم کربن با یک اتم نیتروژن پیدا کنند که یک مبادله خاص و پر کاربرد در شیمی دارویی است.
جیسو وو، دانشجوی فارغ التحصیل و اولین نویسنده در دیگر مقالات مشابه گفت: “شما ممکن است به طور تصادفی کربن اشتباه را در مولکول حذف کنید و این باعث دگرگونی ملکول شودکه این امر می تواند تاثیر زیادی بر عملکرد مولکول نهایی داشته باشد.
همان اصل که تغییر،یک اتم را به طور بالقوه بسیار مفید می کند میتواند نتیجه عکس نیز داشته باشد: اگر واکنش حتی یک عارضه جانبی ناخواسته از حرکت یک اتم دیگر داشته باشد، مولکول می تواند برای هدف مورد نظر خود بی فایده شود.
آزمایشگاه دو راه متفاوت و مکمل برای نزدیک شدن به مشکل ارائه کرد.
یکی از رویکردها که در مقاله ای در Nature به سرپرستی دانشجوی فارغ التحصیل جیسو وو بیان شده است، روی مولکول هایی کار می کند که از قبل یک اتم نیتروژن در نزدیکی ساختار دارند. روش جدید حلقه اتم ها را با استفاده از ازن می شکافد و سپس از اولین مولکول نیتروژن برای “هدایت” دومی به داخل استفاده می کند.
روش دیگر که در مقاله ای در Science به سرپرستی پیرسون توضیح داده شده است، روی مولکول هایی کار می کند که از قبل اتم نیتروژن ندارند و به سادگی می تواند یک اتم کربن – اتم مناسب – را حذف کند و آن را با یک اتم نیتروژن جایگزین کند.
دانشمندان گفتند که هیچ یک از این دو روش هنوز کامل نیستند. اما آنها راهی برای پیشرفت ارائه می دهند که قبلاً وجود نداشته.
لوین گفت که این تکنیک ها مفید هستند زیرا با طرز فکر مردم در هنگام تولید داروهای جدید هماهنگی بیشتری دارند. او گفت: «این کمی شبیه تایپ کردن در رایانه به جای ماشین تحریر است. “این در رایانه بسیار ساده تر است، زیرا به شما امکان می دهد همانطور که فکر می کنید بنویسید، که همیشه خطی نیست.”
لوین گفت: “از نظر من، این یک نمونه عالی از خلاقیتی است که شما برای دستیابی به موفقیت در شیمی به آن نیاز دارید.” در هر دوی این‌ها، ما رویدادهای شدیدی داشتیم که نگاهی اجمالی به چیزی غیرعادی به ما می‌داد، و به ما جایگاهی می‌داد که بتوانیم از آن کار کنیم.»
