מדענים ממכון המחקר סקריפס פיתחו שיטה חדשנית המאפשרת, לראשונה אי-פעם, ייצור יעיל של שלד מולקולארי המשותף למגוון רחב של תרכובות הקיימות בטבע. פיתוח זה מספק כלים יעילים לבחינת הפוטנציאל של מבנה מולקולארי זה בחיפוש אחר תרופות חדשות.
המבנה האמור, המכונה “פוליאנים לסירוגין” (“skipped polyenes”), או פוליאנים מצומדים (הערך בוויקיפדיה), משותף למשפחת פרודות גדולה שהינה בעלת תפקיד חיוני בבריאות האדם, בכללן חומצות-שומן בלתי-רוויות, שהינן חיוניות עבור ויסות לחץ-דם, דלקות ותגובה חיסונית. המבנה קיים גם במספר חומרי-אנטיביוטיקה, חומרים נוגדי-פטריות ותרכובות אחרות הרעילות לאדם.
לרוב, לא קיימות שיטות פשוטות ויעילות להכנת שלד מבני זה, עובדה היוצרת מגבלה משמעותית לבדיקת יכולתו לשמש בתרופות יעילות. כיום, ההכנה של פרודות המכילות נגזרות פשוטות של מבנה זה מהווה משימה הדורשת עמל די רב.
“במחקר שלנו זיהינו תגובה כימית חדשה שתאפשר האצה בייצור של מוטיב מבני מסוג זה,” אמר הפרופסור Glenn Micalizio. “תגובה חדשה זו מספקת כלי לבחינת הפוטנציאל הרפואי של תרכובות המכילות פוליאנים מצומדים מורכבים – תרכובות שפשוט לא הצלחנו לסנתז עד היום.”
בעיקרה, השיטה הכימית החדשה מספקת אמצעי להחלפת רצף תגובות ארוך ורב-שלבי המשמש היום להכנת מבנה זה. התהליך הכימי החדש מגדיר מסלול בסיסי חדשני – תהליך חדש ליצירת קשרי פחמן-פחמן – לייצור מבנים מורכבים אלו המתקבלים לאחר מספר מועט של שלבים כימיים.
בעקבות כך, השיטה החדשה לא רק חוסכת זמן, אלא משפרת משמעותית את יעילות ההכנה של תרכובות המכילות שלד מבני זה. בכימיה, כל אחד מהשלבים (או התגובות) המשמשים להכנת מבנה מורכב מתקדמים, לרוב, בניצולת של פחות ממאה אחוזים (90-80 אחוזים בלבד) יחסית לכמות חומרי-המוצא. כתוצאה מכך, הדרישה לרצף תגובות ארוך (סינתזה רב-שלבית), שבו הניצולת של כל שלב ושלב מוכפלת בזו שאחריה (90 אחוזים של 80 אחוזים של 70 אחוזים וכו’), גורמת לקבלת ניצולת סופית קטנה. “אם ניתן לפתח רצף תגובות בעל מספר שלבים מועט יותר להכנת מבנים מורכבים, הרי שנוכל לקבל שיפור משמעותי ביעילות התגובה,” מסביר החוקר. “אחד מהנושאים העיקריים במעבדתנו מתמקד בתכנון תגובות כימיות חדשות שעושות כך בדיוק. מאז שנת 2005, הצלחנו לפתח משפחה גדולה של תגובות כימיות שניתן לכנותן כ”קיצורי דרך כימיים” – כך שבסופו של דבר מדענים יוכלו לבדוק באופן טוב יותר את הפוטנציאל הרפואי של תרכובות המכילות מבנים מגוונים ונרחבים המצויים בטבע.”
השיטה החדשה, המתוארת במאמר, מתקדמת ע”י היווצרות קשר בין שני סוגים מסוימים של פרודות: ויניל-ציקלופרופאנים (vinylcyclopropanes) ואלקינים (alkynes), בעזרת תגובת צימוד-מצולב מבוסס-מתכת.
“צימוד מבוסס מתכת ראשוני זה מוביל לחומר-ביניים בלתי יציב ביותר,” אמר החוקר. “למעשה, חומר הביניים הכימי מתארגן מחדש עצמאית למבנה יציב, באמצעות תהליך המכונן את כל המבנה המורכב של התוצר הסופי.”
