研究“鏡像分子”，有望催生神奇新藥物

得克薩斯大學達拉斯分校的一位化學家與其同事研發出了一種新的化學反應，這能讓研究人員有選擇性地合成在自然界中所發現的“鏡像分子”的左手或右手的版本，並評估它們在對抗癌症、感染、抑鬱症、炎症等諸多其他病症方面的潛在用途。

這些結果非常重要，因爲儘管化合物的左手和右手版本（對映體）具有相同的化學性質，然而它們在人體內的反應方式卻有所不同。開發具有成本效益的方法，僅僅合成具有所需生物效應的版本，這對於藥物化學而言至關重要。

在一項發表於《科學》雜誌的研究中，研究人員描述了他們的化學合成方法是如何能夠快速、高效且以可擴展的方式生產出純粹屬於一對鏡像分子對中的一個對映體的樣品，而非兩者的混合物。新方法涉及在合成過程的一個步驟中，通過新開發的催化劑將由五個碳原子組成的異戊烯基添加到烯酮中。

“添加異戊烯基是自然界組裝這些分子的方式，但是科學家們一直難以成功複製這一過程，”得克薩斯大學達拉斯分校自然科學與數學學院化學和生物化學助理教授、該研究的通訊作者菲利波·羅米蒂博士說。

“大自然在所有合成化學家中是最出色的，她遠遠領先於我們。這項研究代表了我們如今能夠合成大量生物活性分子並測試其治療活性的方式所發生的範式轉變，”同時也是得克薩斯州癌症預防與研究所（CPRIT）學者的羅米蒂說。

天然存在的化合物是潛在新藥物的重要來源，但由於它們通常僅以微量存在，科學家和製藥公司必須開發方法來合成更多量，以便在實驗室中進行測試或被製成藥物。

在他們的研究中，研究人員展示瞭如何結合他們的新化學反應，從而在室溫下約 15 分鐘就能完成合成過程，這比在反應過程中必須大幅加熱或冷卻物質更加節能。

羅米蒂與波士頓學院、匹茲堡大學和法國斯特拉斯堡大學的研究人員合作開發了新的化學反應。羅米蒂的作用在於創建合成過程。

研究人員開發他們的方法，作爲合成多環多異戊烯酰基間苯三酚（PPAPs）這一努力的一部分，這是一類超過 400 種具有廣泛生物活性的天然產物，能夠用於對抗癌症、艾滋病毒、阿爾茨海默病、抑鬱症、癲癇和肥胖症等。

羅米蒂及其同事通過合成八種 PPAP 的對映異構體證明了一個理念，其中包括 nemorosonol，這是一種從巴西的一棵樹上提取出來的化學物質，其他研究人員已證明其具有抗菌活性。

“20 年來，我們都知曉 nemorosonol 具有抗菌的性質，但究竟是哪種對映異構體起作用？是一種還是兩種？”羅米蒂說。“可能一種有這種特性，而另一種沒有。”

羅米蒂及其同事針對由德克薩斯大學西南醫學中心哈蒙腫瘤治療研究中心主任約翰·明納博士所提供的肺癌和乳腺癌細胞系，測試了他們的 nemorosonol 對映異構體。

“我們的 nemorosonol 對映異構體對於癌細胞繫有着相當不錯的效果，”羅米蒂說。“這非常有趣，只有在我們能夠獲得大量純對映體樣品進行測試的情況下才能發現。”

羅米蒂稱，還需要開展更多研究，以確定一種內莫羅鬆醇對映體是否專門具有抗菌性，而另一種是否具有抗癌性。

該研究結果可能在多方面對藥物發現和轉化醫學產生影響。

除了給可擴展且更高效的藥物製造過程提供信息外，這些發現還能讓研究人員更有效地製造天然產物類似物，也就是天然產物的優化版，其在體內發揮的作用更有效或者更具選擇性。

“我們開發這個過程時儘可能做到對製藥友好，”羅米蒂說道。

這是供化學家和生物學家研究 400 種新的藥物先導化合物及其類似物，並測試其生物活性的新工具。

我們現在能夠獲取以前在實驗室中無法合成出來的強效天然產物。

羅米蒂表示，除了聚酮類化合物外，下一步要將新反應應用到其他類天然產物的合成中。