Un chimiste de l'Université du Texas à Dallas et ses collègues ont développé une nouvelle réaction chimique qui permettra aux chercheurs de synthétiser sélectivement les versions gauchers ou droitiers des « molécules miroirs » trouvées dans la nature et de les évaluer en vue d'une utilisation potentielle contre le cancer, les infections. , la dépression, l’inflammation et une foule d’autres conditions.
Les résultats sont importants car, même si les versions gauche et droite, ou énantiomères, des composés chimiques ont des propriétés chimiques identiques, elles diffèrent dans la manière dont elles réagissent dans le corps humain. Développer des moyens rentables pour synthétiser uniquement la version ayant un effet biologique souhaité est essentiel à la chimie médicinale.
Dans une étude publiée dans le numéro du 11 octobre de la revue Scienceles chercheurs décrivent comment leur méthode de synthèse chimique peut produire rapidement, efficacement et de manière évolutive un échantillon qui est purement un énantiomère d'une paire de molécules en image miroir, par opposition à un mélange des deux. La nouvelle méthode consiste à ajouter des groupes prényle – ; molécules constituées de cinq atomes de carbone – ; aux énones au moyen d'un catalyseur nouvellement développé en une seule étape du processus de synthèse.
L'ajout d'un groupe prényle est la façon dont la nature assemble ces molécules, mais il a été difficile pour les scientifiques de reproduire cela avec succès. »
M. Filippo Romiti, professeur adjoint de chimie et de biochimie, École des sciences naturelles et mathématiques de l'UT Dallas et auteur correspondant de l'étude
« La nature est la meilleure chimiste de synthèse de toutes ; elle est bien en avance sur nous. Cette recherche représente un changement de paradigme dans la manière dont nous pouvons désormais synthétiser de grandes quantités de molécules biologiquement actives et tester leur activité thérapeutique », a déclaré Romiti, qui est également un Boursier du Cancer Prevention & Research Institute of Texas (CPRIT).
Les composés naturels constituent une source importante de nouveaux médicaments potentiels, mais comme ils ne sont souvent présents qu’en quantités infimes, les scientifiques et les sociétés pharmaceutiques doivent développer des méthodes pour synthétiser de plus grandes quantités à tester en laboratoire ou à transformer en médicaments.
Dans leur étude, les chercheurs ont démontré comment l’incorporation de leur nouvelle réaction chimique a abouti à un processus de synthèse qui s’est achevé en 15 minutes environ à température ambiante, ce qui est plus économe en énergie que de devoir chauffer ou refroidir considérablement des substances au cours d’une réaction.
Romiti a collaboré avec des chercheurs du Boston College, de l'Université de Pittsburgh et de l'Université de Strasbourg en France pour développer la nouvelle réaction chimique. Le rôle de Romiti consistait à créer le processus de synthèse.
Les chercheurs ont développé leur méthode dans le cadre d'un effort visant à synthétiser des acylphloroglucinols polycycliques polyprénylés (PPAP), une classe de plus de 400 produits naturels présentant un large spectre de bioactivité, notamment dans la lutte contre le cancer, le VIH, la maladie d'Alzheimer, la dépression, l'épilepsie et l'obésité. .
Romiti et ses collègues ont démontré une preuve de concept en synthétisant des énantiomères de huit PPAP, dont le némorosonol, un produit chimique dérivé d'un arbre brésilien dont d'autres chercheurs ont démontré l'activité antibiotique.
« Depuis 20 ans, on sait que le némorosonol est antimicrobien, mais quel énantiomère en est responsable ? Est-ce l'un ou les deux ? » » dit Romiti. « Il se pourrait qu'une version ait cette propriété, mais pas l'autre. »
Romiti et ses collègues ont testé leur énantiomère némorosonol contre des lignées cellulaires de cancer du poumon et du sein fournies par le Dr John Minna, directeur du Centre Hamon de recherche en oncologie thérapeutique du centre médical UT Southwestern.
« Notre entantiomère de némorosonol a eu des effets assez intéressants contre les lignées de cellules cancéreuses », a déclaré Romiti. « C'était très intéressant et n'aurait pu être découvert que si nous avions accès à de grandes quantités d'un échantillon entantiomère pur à tester. »
Romiti a déclaré que des recherches supplémentaires seront nécessaires pour confirmer si un énantiomère du némorosonol est spécifiquement antimicrobien et l'autre anticancéreux.
Les résultats de l’étude pourraient avoir un impact sur la découverte de médicaments et la médecine translationnelle de plusieurs manières. En plus d’éclairer les processus de fabrication de médicaments évolutifs et plus efficaces, les résultats permettront aux chercheurs de fabriquer plus efficacement des analogues de produits naturels, qui sont des versions optimisées du produit naturel qui sont plus puissantes ou plus sélectives dans leur action dans le corps.
« Nous avons développé ce processus pour qu'il soit aussi respectueux que possible du secteur pharmaceutique », a déclaré Romiti. « Il s'agit d'un nouvel outil permettant aux chimistes et aux biologistes d'étudier 400 nouvelles pistes de médicaments que nous pouvons fabriquer, ainsi que leurs analogues, et de tester leur activité biologique. Nous avons désormais accès à des produits naturels puissants que nous ne pouvions auparavant pas synthétiser en laboratoire. »
Romiti a déclaré que la prochaine étape consistera à appliquer la nouvelle réaction à la synthèse d'autres classes de produits naturels, en plus des PPAP. En août, il a reçu une bourse de recherche sur cinq ans de 1,95 million de dollars pour les chercheurs en début de carrière de l'Institut national des sciences médicales générales, une composante des National Institutes of Health (NIH), pour poursuivre son travail dans ce domaine.
En plus du CPRIT, la recherche a été soutenue par un financement de la National Science Foundation et du NIH (2R35GM130395, 2R35GM128779) aux auteurs co-correspondants et professeurs de chimie, le Dr Peng Liu de l'Université de Pittsburgh et le Dr Amir Hoveyda du Boston College. .