Naukowcy opracowali szybszą metodę wytwarzania leków, w tym leków na COVID-19

Odkrycie nowych enzymów (ligaz) skutecznie i szybko wiążących różne cząsteczki chemiczne to droga do wydajniejszej i bardziej zrównoważonej produkcji farmaceutyków i innych chemikaliów - donoszą naukowcy. Mają nadzieję, że przyspieszy to proces wytwarzania leków, w tym tych do zwalczania COVID-19 i wielu nowotworów.

Autorami odkrycia są naukowcy z Uniwersytetu w Manchesterze, zajmujący się badaniami nad specjalnymi enzymami wykorzystywanymi do łączenia różnych związków chemicznych lub ich grup, między innymi podczas produkcji leków. Ten rodzaj enzymów określa się mianem ligaz. 

Badacze odkryli nowy rodzaj enzymów, które skutecznie sklejają różnorodne cząsteczki, tworząc tzw. wiązania amidowe. Aby zwiększyć siłę wiązań chemicznych (niektóre okazały się niestabilne) naukowcy zmutowali te enzymy, tworząc ich nowe warianty. A te okazały się niezwykle skuteczne. W trakcie eksperymentów laboratoryjnych udało się badaczom wyprodukować amidy, stanowiące podstawę różnych środków przeciwwirusowych, w tym leku na COVID-19, nad którym pracuje obecnie firma Pfizer. Dzięki nowym enzymom powstał też kluczowy składnik amidowy jednego z eksperymentalnych leków na białaczkę. Ponadto naukowcy wykazali, że ich ligazy można wykorzystać do produkcji pochodnych ibuprofenu i stworzyć dzięki temu środki przeciwzapalne nowej generacji.

Zobacz wideo Dr Pełczyńska-Nałęcz: Epidemia smogu co roku zabiera tyle żyć, ile zabrała epidemia COVID-u

Eksperymentowali przez wiele lat

Wiązania amidowe pełnią ważną funkcję w organizmach żywych. Najważniejszy składniki budulcowe ciała, czyli białka, są utrzymywane razem właśnie dzięki wiązaniom amidowym, tworzącym połączenia między atomami węgla i azotu w aminokwasach. Naukowcy wykorzystują też wiązania amidowe do tworzenia syntetycznych cząsteczek. Tak powstają m.in. leki oraz wiele agrochemikaliów. Mocne wiązania amidowe umożliwiły też produkcję szeregu dość wytrzymałych materiałów, w tym tekstyliów.

Naukowcy przez wiele lat eksperymentowali z wiązaniami amidowymi i dążyli do opracowania możliwie najlepszych metody konstruowania owych wiązań. Zespół badaczy w Uniwersytetu w Manchesterze szukał naturalnych katalizatorów (enzymów), które tworzą wiązania amidowe w wydajniejszy i bardziej zrównoważony sposób przy użyciu wody jako rozpuszczalnika. Badali, jak przyroda radzi sobie z tym problemem i przyjrzeli się, w jaki sposób przebiega produkcja naturalnych cząsteczek amidowych w przypadku bakterii. To wtedy znaleźli nową rodzinę enzymów, których bakterie używają do wytworzenia amidów zawierających toksyny, które niszczą rośliny. 

Szybsza i czystsza produkcja leków

Początkowo naukowcy myśleli, że ich odkrycie przyda się producentom herbicydów. Jednak po bliższym przyjrzeniu się strukturze tych enzymów (wykorzystali w tym celu krystalografię rentgenowską) uznali, że ich odkrycie może mieć znacznie szersze zastosowanie. Aktywne miejsce enzymu okazało się  bardziej otwarte, niż początkowo sądzili. Może pomieścić zatem znacznie więcej elementów budulcowych. Stąd pomysł, aby wykorzystać te nowe enzymy do produkcji farmaceutyków.

- Nasze ligazy zapewniają czystszy, skuteczniejszy i szybszy sposób konstruowania wiązań amidowych. To prawdopodobnie umożliwi produkcję farmaceutyków przy mniejszej licznie etapów pośrednich, mniejszej ilości odpadów i przy niższych kosztach, w porównaniu z obecnie stosowanymi sposobach produkcji - piszą naukowcy w komunikacie prasowym.

Odkrycie zostało opisane w czasopiśmie "Nature".

Źródła: MedicalXPress.com, Nature

Więcej o: