მკვლევარებმა აღმოაჩინეს გზა ეფექტური მედიკამენტების შესაქმნელად ნაერთს სწორი 3D ორიენტაციის მიცემით, რაც მნიშვნელოვანია მისი ბიოლოგიური აქტიურობა.
ჯანდაცვის წინსვლა დამოკიდებულია ა-ის ბიოლოგიის გაგებაზე დაავადებატექნიკისა და მედიკამენტების შემუშავება დაავადების სწორი დიაგნოსტიკისა და საბოლოოდ მკურნალობისთვის. მრავალი ათწლეულის კვლევის შემდეგ, მეცნიერებმა გაიგეს რთული მექანიზმების შესახებ, რომლებიც მონაწილეობენ კონკრეტულ დაავადებაში, რამაც გამოიწვია მრავალი ახალი აღმოჩენა. მაგრამ ჯერ კიდევ არსებობს რამდენიმე გამოწვევა, რომელთა წინაშეც ვდგავართ, როდესაც საქმე ეხება ახალი წამლის პოვნას და განვითარებას, რომელიც გვთავაზობს მკურნალობის ახალ გზას. ჩვენ ჯერ კიდევ არ გვაქვს მედიკამენტები ან მრავალი დაავადების წინააღმდეგ ბრძოლის მეთოდები. პოტენციური წამლის პირველი აღმოჩენიდან და მისი შემუშავებიდან მოგზაურობა არა მხოლოდ რთული, შრომატევადი და ძვირია, არამედ ზოგჯერ წლების სწავლის შემდეგაც კი არის ცუდი შედეგები და ყოველგვარი შრომა უშედეგოა.
სტრუქტურაზე დაფუძნებული წამლის დიზაინი ახლა არის პოტენციური სფერო, რომელშიც წარმატება მიღწეულია ახალი მედიკამენტებისთვის. ეს შესაძლებელი გახდა ადამიანებისთვის ხელმისაწვდომი მასიური და მზარდი გენომიური, პროტეომიული და სტრუქტურული ინფორმაციის გამო. ამ ინფორმაციამ შესაძლებელი გახადა ახალი სამიზნეების იდენტიფიცირება და ნარკოტიკების აღმოჩენის მიზნით წამლებსა და მათ მიზნებს შორის ურთიერთქმედების გამოკვლევა. რენტგენის კრისტალოგრაფიამ და ბიოინფორმატიკამ უზრუნველყო სტრუქტურული ინფორმაციის სიმდიდრე ნარკოტიკების სამიზნეები. მიუხედავად ამ პროგრესისა, წამლების აღმოჩენის მნიშვნელოვანი გამოწვევაა მოლეკულების სამგანზომილებიანი (3D) სტრუქტურის - პოტენციური წამლების - კონტროლის უნარი მცირე სიზუსტით. ასეთი შეზღუდვები სერიოზული შეზღუდვაა ახალი წამლების აღმოჩენისთვის.
In კვლევა გამოქვეყნდა მეცნიერება, ნიუ-იორკის ქალაქის უნივერსიტეტის სამაგისტრო ცენტრის მკვლევართა ჯგუფმა შეიმუშავა გზა, რომელიც შესაძლებელს გახდის ქიმიური მოლეკულების 3D სტრუქტურის უფრო სწრაფად და საიმედოდ შეცვლას წამლების აღმოჩენის პროცესში. გუნდმა დაფუძნდა ნობელის ლაურეატის, ქიმიკოსის, აკირა სუზუკის ნამუშევრებზე, რომელმაც შექმნა ჯვარედინი დაწყვილების რეაქციები, რომლებმაც აჩვენა, რომ ნახშირბადის ორი ატომის დაკავშირება შესაძლებელია პალადიუმის კატალიზატორების გამოყენებით და მან მოიპოვა ნობელის პრიზი ამ კონკრეტული სამუშაოსთვის. მისმა თავდაპირველმა აღმოჩენამ მკვლევარებს საშუალება მისცა შეექმნათ და შეექმნათ ახალი წამლის კანდიდატები უფრო სწრაფად, მაგრამ ის შემოიფარგლებოდა მხოლოდ ბრტყელი 2D მოლეკულების შექმნით. ეს ახალი მოლეკულები წარმატებით იქნა გამოყენებული მედიცინაში ან ინდუსტრიაში, მაგრამ სუზუკის მეთოდი არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას მოლეკულის 3D სტრუქტურის მანიპულირებისთვის ახალი წამლის დიზაინისა და განვითარების პროცესში.
სამედიცინო სფეროში გამოყენებული ბიოლოგიური ნაერთების უმეტესობა არის ქირალური მოლეკულები, რაც იმას ნიშნავს, რომ ორი მოლეკულა ერთმანეთის სარკისებური გამოსახულებაა, თუმცა მათ შეიძლება ჰქონდეთ იგივე 2D სტრუქტურა - მარჯვენა და მარცხენა ხელის მსგავსად. ასეთ სარკის მოლეკულებს სხეულში განსხვავებული ბიოლოგიური ეფექტი და რეაქცია ექნებათ. ერთი სარკის გამოსახულება შეიძლება იყოს სამედიცინო თვალსაზრისით სასარგებლო, ხოლო მეორეს შეიძლება ჰქონდეს უარყოფითი ეფექტი. ამის ნათელი მაგალითია ტალიდომიდის ტრაგედია 1950-იან და 1960-იან წლებში, როდესაც ორსულ ქალებს უნიშნავდნენ წამალს, როგორც დამამშვიდებელ საშუალებას მისი ორივე სარკისებური გამოსახულების სახით, ერთი სარკის გამოსახულება სასარგებლო იყო, მაგრამ მეორემ გამოიწვია დამღუპველი თანდაყოლილი დეფექტები დაბადებულ ჩვილებში. იმ ქალებს, რომლებიც არასწორ წამალს მოიხმარდნენ. ეს სცენარი მნიშვნელობას ანიჭებს ცალკეული ატომების განლაგების კონტროლს, რომლებიც ქმნიან მოლეკულის 3D სტრუქტურას. მიუხედავად იმისა, რომ სუზუკის ჯვარედინი დაწყვილების რეაქციები რეგულარულად გამოიყენება წამლების აღმოჩენაში, უფსკრული ჯერ კიდევ არ არის ამოვსებული მოლეკულების 3D სტრუქტურის მანიპულირებისას.
ეს კვლევა მიზნად ისახავდა კონტროლის მიღწევას, რომელიც დაეხმარებოდა მოლეკულის სარკისებური გამოსახულების შერჩევით ფორმირებას. მკვლევარებმა შეიმუშავეს მეთოდი მოლეკულების ფრთხილად ორიენტირებისთვის მათ 3D სტრუქტურებში. მათ პირველად შეიმუშავეს სტატისტიკური მეთოდები, რომლებიც წინასწარმეტყველებენ ქიმიური პროცესის შედეგს. შემდეგ ეს მოდელები გამოიყენეს შესაფერისი პირობების შესაქმნელად, რომლებშიც შესაძლებელი იქნებოდა 3D მოლეკულური სტრუქტურის კონტროლი. პალადიუმის კატალიზებული ჯვარედინი დაწყვილების რეაქციის დროს ემატება სხვადასხვა ფოსფინის დანამატები, რომლებიც გავლენას ახდენენ ჯვარედინი დაწყვილების პროდუქტის საბოლოო 3D გეომეტრიაზე და ამ პროცესის გაგება გადამწყვეტი იყო. საბოლოო მიზანი იყო ან შეენარჩუნებინა საწყისი მოლეკულის 3D ორიენტაცია ან შებრუნებულიყო მისი სარკისებური გამოსახულების შესაქმნელად. მეთოდოლოგიამ „შერჩევით“ უნდა შეინარჩუნოს ან შეცვალოს მოლეკულის გეომეტრია.
ამ ტექნიკას შეუძლია დაეხმაროს მკვლევარებს შექმნან სტრუქტურულად მრავალფეროვანი ახალი ნაერთების ბიბლიოთეკები, იმავდროულად, რომ აკონტროლებენ ამ ნაერთების 3D სტრუქტურას ან არქიტექტურას. ეს საშუალებას მისცემს ახალი წამლებისა და მედიკამენტების უფრო სწრაფ და ეფექტურ აღმოჩენასა და დიზაინს. სტრუქტურაზე დაფუძნებული ნარკოტიკების აღმოჩენასა და დიზაინს აქვს გამოუყენებელი პოტენციალი, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ახალი წამლების აღმოსაჩენად. წამლის აღმოჩენის შემდეგ ჯერ კიდევ დიდი გზაა გასავლელი ლაბორატორიიდან ცხოველებზე და ბოლოს ადამიანებზე კლინიკურ კვლევებამდე, რის შემდეგაც პრეპარატი ხელმისაწვდომი იქნება ბაზარზე. ამჟამინდელი კვლევა იძლევა ძლიერ საფუძველს და სწორ საწყის წერტილს ნარკოტიკების აღმოჩენის პროცესისთვის.
***
{შეგიძლიათ წაიკითხოთ ორიგინალური კვლევითი ნაშრომი ციტირებულ წყარო(ებ)ის სიაში ქვემოთ მოცემულ DOI ბმულზე დაწკაპუნებით}
წყარო (ებ) ი
ჟაო ს და სხვ. 2018. Enantiodivergent Pd-ით კატალიზებული C–C ბმის ფორმირება ჩართულია ლიგანდის პარამეტრიზაციის გზით. მეცნიერება. https://doi.org/10.1126/science.aat2299
***
