Como pioneros en el desarrollo de fármacos, las nuevas tecnologías que permiten una edición sencilla y rápida de átomos clave responsables de la eficacia de los fármacos se han considerado una tecnología fundamental y “de ensueño”, que revoluciona el proceso de descubrimiento de posibles fármacos candidatos. Los investigadores de KAIST han desarrollado la primera tecnología exitosa de edición de un solo átomo del mundo que maximiza la eficacia de los fármacos.
El 8 de octubre, KAIST (representado por el presidente Kwang-Hyung Lee) anunció que el equipo de investigación del profesor Eunsu Park del Departamento de Química ha desarrollado con éxito una tecnología que permite editar y modificar fácilmente los átomos de oxígeno en compuestos de furano, convirtiéndolos directamente en nitrógeno. átomos. La estructura de pirrol, que se usa ampliamente en productos farmacéuticos.
Esta investigación se publica en la revista científica. ciencia 3 de octubre titulado “Conversión fotocatalítica de furano en pirrol”.
Muchos fármacos tienen estructuras químicas complejas, pero su eficacia suele estar determinada por un único átomo crítico. Átomos como el oxígeno y el nitrógeno desempeñan un papel central en la mejora de los efectos farmacológicos de estos fármacos, especialmente contra los virus.
Este fenómeno, en el que la introducción de átomos específicos en una molécula de fármaco afecta drásticamente su eficacia, se conoce como “efecto de átomo único”. En el desarrollo de fármacos de vanguardia, es importante descubrir moléculas que maximicen la eficacia de los fármacos.
Sin embargo, la evaluación de los efectos de un solo átomo ha requerido tradicionalmente procedimientos de síntesis costosos y de varios pasos, ya que es difícil editar selectivamente átomos individuales dentro de estructuras de anillos estables que contienen oxígeno o nitrógeno.
El equipo del profesor Park superó este desafío introduciendo un fotocatalizador que utiliza energía luminosa. Desarrollaron un fotocatalizador que actúa como una “tijera molecular”, cortando y conectando libremente anillos de cinco miembros, permitiendo la edición de un solo átomo a temperatura ambiente y presión atmosférica, una primicia mundial.
El equipo descubrió un nuevo mecanismo de reacción en el que unas tijeras moleculares excitadas eliminan el oxígeno del furano mediante oxidación de un solo electrón y luego añaden secuencialmente un átomo de nitrógeno.
Donghyeon Kim y Jaehyun You, primeros autores del estudio y candidatos en el programa integrado de maestría y doctorado en el Departamento de Química de KAIST, explicaron que esta técnica ofrece una gran versatilidad al utilizar energía luminosa para reemplazar las duras condiciones. También señalaron que la tecnología permite la edición selectiva, incluso cuando se aplica a productos naturales o farmacéuticos complejos. El profesor Yunsoo Park, que dirigió la investigación, comentó: “Este avance, que permite la edición selectiva de la estructura del anillo orgánico de cinco miembros, abrirá nuevas puertas para la creación de bibliotecas de fármacos candidatos, un desafío clave en el sector farmacéutico. Espero que será la base para el desarrollo de fármacos y se utilizará la tecnología para revolucionar el proceso”.
La importancia de esta investigación se destacó en la sección Perspectivas científicas, una sección en la que un distinguido científico colega ajeno al grupo del proyecto ofrece comentarios sobre un estudio influyente.
Esta investigación fue apoyada por el Programa de Investigación Creativa de la Fundación Nacional de Investigación de Corea, el Proyecto de Laboratorio Colaborativo Intergeneracional en KAIST y la Beca Científica POSCO de la Fundación POSCO TJ Park.