Naukowcy z KIT i Voxalytic GmbH opracowali nową metodę, która upraszcza proces mapowania przestrzennego rozmieszczenia atomów, oferując cenne narzędzie do odkrywania leków.
Chiralność cząsteczki odnosi się do jej podstawowej struktury, w której pewne cząsteczki, zwane enancjomerami, występują w parach jako wzajemne odbicia lustrzane. Są porównywalne z tym, czym lewa rękawica różni się od prawej. „Skręt” cząsteczki, niezależnie od tego, czy jest lewoskrętny, czy prawoskrętny, wpływa na jej interakcję z reakcjami biochemicznymi i chemicznymi. Pomimo ich lustrzanego odbicia właściwości tych enancjomerów mogą się znacznie różnić, a czasami nawet powodować przeciwstawne efekty.
W przypadku narkotyków może to mieć druzgocące konsekwencje: kiedy w 1960 roku w Niemczech i Anglii urodziły się dzieci z deformacjami fizycznymi, przyczyną był aktywny składnik o nazwie „Contergan” lub „Thalidomid”. Lek był podawany kobietom w ciąży w celu leczenia zaburzeń ciąży, po czym został zakazany. Od tego czasu firmy farmaceutyczne mają obowiązek sprawdzać, czy składniki aktywne, które często są chiralne, nie ulegają w organizmie człowieka przekształceniu do swojego przeciwnego enancjomeru.
Metoda ułatwia wyszukiwanie składników aktywnych
Teraz wspólnemu zespołowi KIT i Voxalytic GmbH (spółki spin-off KIT i Uniwersytetu we Fryburgu), kierowanemu przez profesora Jana Korvinka, dyrektora Instytutu Technologii Mikrostruktur w KIT, udało się zmierzyć chiralną strukturę molekularną bezpośrednio za pomocą jądrowego spektroskopia rezonansu magnetycznego (NMR).
Chociaż spektroskopia NMR jest jedyną metodą pozwalającą na wyjaśnienie struktur chemicznych z rozdzielczością atomową w temperaturze otoczenia, jak dotąd była ona „ślepa” na chiralność cząsteczek. Do pomiaru „skrętów” cząsteczki stosowano dotychczas metodę optyczną, która umożliwia rozpoznanie kierunku rotacji, lecz nie z rozdzielczością atomową.
„Jesteśmy bardzo podekscytowani możliwością przekształcenia tej metody w wygodne narzędzie dla przemysłu i opatentowaliśmy tę koncepcję” – mówi Jan Korvink. Może to sprawić, że wyjaśnienie chiralności stanie się przyszłą standardową metodą analizy NMR, jak wyjaśnia dr Sagar Wadhwa z Voxalytic, który napisał swoją pracę doktorską na ten temat. „Ułatwi to pracę chemikom prowadzącym badania nad produkcją określonych enancjomerów”. Doktor Dominque Buyens, biochemik i badacz ze stopniem doktora w KIT, dodaje: „Będziemy badać nową metodę w kontekście opracowywania leków. Mogłoby to znacznie przyspieszyć badania przesiewowe leków”.
Odniesienie: „Bezpośrednia dyskryminacja chiralna za pomocą NMR” autorstwa Sagara Wadhwy, Dominique’a Buyensa i Jana G. Korvinka, 23 sierpnia 2024 r., Zaawansowane materiały.
DOI: 10.1002/adma.202408547
Zespół KIT jest finansowany przez grant ERC Synergy Grant (HiSCORE), CRC HyPERiON i stowarzyszenie VIRTMAT Helmholtz.
