ایرنا/ نور آبی که معمولاً در آکواریوم‌ها و گلخانه‌های کوچک استفاده می‌شود، ممکن است به شیمیدان‌ها در حل یکی از چالش‌های همیشگی کشف دارو یعنی ساخت مولکول‌های پیچیده‌تر با واکنش‌های کمتر و هزینه‌های پایین‌تر کمک کند.

پژوهشگران روشی نوین ابداع کرده‌اند که با استفاده از نور آبی، دو تغییر شیمیایی را هم‌زمان روی یک مولکول ایجاد می‌کند.

بسیاری از داروها بر پایه مولکول‌های کوچک کربن‌دار ساخته شده‌اند که اثرات زیستی آن‌ها به‌شدت به شکل مولکولی وابسته است. مولکول‌های مسطح یا نسبتاً ساده ممکن است اثر دارویی داشته باشند، اما مولکول‌های سه‌بعدی و پیچیده‌تر می‌توانند با دقت بیشتری به هدف خود در بدن متصل شوند و در نتیجه دارو مؤثرتر عمل کند و عوارض جانبی کمتری داشته باشد.

مولکول‌های سه‌بعدی مانند کلیدی هستند که دقیق‌تر در جای خود جا می‌شوند و در نتیجه دارو بهتر اثر می‌کند و عوارض کمتری دارد. اما ساختن این مولکول‌های پیچیده معمولاً زمان بیشتری می‌برد و به مواد و مراحل شیمیایی بیشتری نیاز دارد.

پژوهشگران به سرپرستی دانشگاه بوفالو، روشی جدید با استفاده از نور مرئی توسعه داده‌اند که در آن دو تغییر مجاور روی یک مولکول به‌طور هم‌زمان ایجاد می‌شود. این مطالعه که در مجله سایِنس/ Science منتشر شده، از نور آبی، یک کاتالیزور (ماده‌ای که واکنش را تسریع می‌کند) و مولکول‌های حاوی پیوند کربن با هالوژن (عناصری مانند کلر، برم و ید) استفاده می‌کند.

دو تغییر در یک مرحله؛ تحولی در شیمی داروسازی

در شیمی، مولکول‌هایی که دارای پیوند کربن با هالوژن (عناصری مانند کلر، برم و ید) هستند، ابزاری پرکاربرد محسوب می‌شوند. شیمیدان‌ها معمولاً هالوژن را از مولکول جدا می‌کنند و گروه دیگری از اتم‌ها را به جای آن می‌نشانند تا خواص مولکول را تغییر دهند؛ اما در روش‌های معمول، این تغییر فقط روی همان اتم کربنی انجام می‌شود که هالوژن به آن متصل بوده است.

روش جدید اما به اتم کربن هم‌جوار آن نیز دسترسی پیدا می‌کند. وقتی نور آبی کاتالیزور (ماده‌ای که واکنش را تسریع می‌کند) را فعال می‌کند، مولکول برای لحظاتی وارد حالت واکنش‌پذیرتری می‌شود. در این فرصت کوتاه، شیمیدان‌ها می‌توانند گروه‌های جدیدی را روی دو اتم کربن مجاور، تنها در یک مرحله، جایگذاری کنند. این یعنی ساخت مولکول‌های پیچیده‌تر با استفاده از مواد آشنا و شرایط ملایم، سریع‌تر از قبل ممکن می‌شود.

دکتر پاتریشیا زِد موزاکیو (Patricia Z. Musacchio)، نویسنده ارشد این مطالعه و استاد شیمی دانشگاه بوفالو، توضیح داد: ما با استفاده از نور مرئی و شرایط ملایم، توانسته‌ایم کاری را که با روش‌های قدیمی شیمی آلی ممکن نبود، انجام دهیم. امیدواریم این روش به شیمیدان‌ها کمک کند تا مولکول‌های پیچیده‌تری را که برای کشف داروهای جدید نیاز دارند، سریع‌تر بسازند.

چرا تغییر دو کربن اهمیت دارد؟

اسکلت بیشتر مولکول‌های دارویی از اتم‌های کربن ساخته شده است. اتم‌ها و گروه‌های شیمیایی که به این اسکلت متصل می‌شوند، تعیین می‌کنند که مولکول چه شکلی دارد، چقدر پایدار است، در آب حل می‌شود یا نه و چقدر با پروتئین‌های بدن تعامل دارد. هر تغییر کوچک در این ساختار می‌تواند به شیمیدان‌ها نشان دهد که آیا مولکول موردنظر به هدف خود می‌چسبد یا از اتصال به جاهای ناخواسته جلوگیری می‌کند.

ترکیب دو تغییر در یک واکنش، نه تنها یک مرحله آزمایشگاهی را حذف می‌کند، بلکه تعداد مولکول‌های واسطه‌ای را که باید ساخته و آزمایش شوند، کاهش می‌دهد که به معنای صرفه‌جویی در زمان، مواد و هزینه است.

دکتر جنیفر هیرشی (Jennifer Hirschi)، نویسنده ارشد دیگر این مطالعه از دانشگاه بینگهمتون، اظهار کرد: مزیت روش ما این است که با یک واکنش، دو تغییر هم‌زمان روی مولکول ایجاد می‌شود، در حالی که روش‌های معمول فقط یک تغییر ایجاد می‌کنند. در ساخت داروهای مولکولی کوچک، هرچه تغییرات بیشتری در مراحل کمتر انجام شود، فرآیند کارآمدتر خواهد بود.

جعبه‌های بوفالو؛ محل انجام واکنش‌های نوری

آزمایشات در محفظه‌های کوچک روشنی انجام می‌شود که در قفسه‌های آزمایشگاه دکتر موزاکیو قرار گرفته‌اند. گروه پژوهشی این محفظه‌ها را جعبه‌های بوفالو (Buffalo boxes) نامیده‌اند. هر جعبه مجهز به نورهای آبی است، درست مانند آن‌هایی که در آکواریوم‌ها و گلخانه‌های کوچک استفاده می‌شود. ویال‌های (ظروف شیشه‌ای کوچک) حاوی مواد شیمیایی درون این جعبه‌ها قرار می‌گیرند و نور کنترل‌شده‌ای دریافت می‌کنند که کاتالیزور (ماده تسریع‌کننده واکنش) را فعال و واکنش را آغاز می‌کند.

دلیل استفاده از نور مرئی (همان نور آبی) بسیار مهم است. برخی واکنش‌های شیمیایی به نور فرابنفش (UV) نیاز دارند که انرژی بالاتری دارد و می‌تواند به مولکول‌های آلی حساس آسیب بزند یا واکنش‌های جانبی ناخواسته ایجاد کند. دکتر موزاکیو تأکید کرد: نور فرابنفش می‌تواند مولکول‌های آلی را تخریب کند، به همین دلیل استفاده از نور مرئی رویکردی بسیار ملایم‌تر و ایمن‌تر است.

چشم‌انداز آینده؛ فراتر از یک واکنش

پژوهشگران معتقدند این روش می‌تواند در آینده برای انواع دیگری از تغییرات مولکولی نیز به‌کار رود. آن‌ها همچنین قصد دارند با شرکت‌های داروسازی همکاری کنند تا بررسی کنند که آیا این واکنش برای ترکیباتی که برای اهداف دارویی خاص طراحی شده‌اند، استفاده‌شدنی است یا خیر.

دکتر موزاکیو در پایان گفت: امید ما این است که نه تنها داروها را سریع‌تر بسازیم، بلکه بتوانیم داروهای پیچیده‌تری نیز تولید کنیم که برای مقابله با بیماری‌های سخت‌تر و اهداف دشوارتر پزشکی طراحی شده‌اند.

🔹"آخرین خبر" در روبیکا
🔹"آخرین خبر" در ایتا
🔹"آخرین خبر" در بله