ورتیسیلین A برای اولین بار توسط محققان MIT سنتز شد

خبرگزاری منا ، واشنگتن : دانشمندان موسسه فناوری ماساچوست (MIT) با موفقیت ورتیسیلین A، یک ترکیب قارچی پیچیده که برای اولین بار بیش از ۵۰ سال پیش شناسایی شد و مدت‌هاست که به دلیل خواص ضد سرطانی‌اش شناخته شده است، را سنتز کردند. این دستاورد، اولین سنتز آزمایشگاهی این ترکیب را نشان می‌دهد و یک چالش دیرینه در شیمی آلی را که از زمان کشف آن، مطالعه علمی محدودی بر روی این مولکول داشت، حل می‌کند.

ورتیسیلین A در ابتدا در اوایل دهه 1960 از قارچ‌ها جدا شد و به دلیل فعالیت بیولوژیکی خود، از جمله توانایی‌اش در تداخل با رشد سلول‌های سرطانی، توجه‌ها را به خود جلب کرد. با وجود این نوید اولیه، محققان به دلیل معماری مولکولی بسیار پیچیده آن قادر به تولید مصنوعی این ترکیب نبودند. ساختار آن تنها کمی با ترکیبات قارچی مرتبط متفاوت است، اما این تفاوت‌های ظریف موانع بزرگی را برای مونتاژ مولکول با چیدمان سه‌بعدی دقیق مورد نیاز برای عملکرد بیولوژیکی آن ایجاد کرد.

این کار تازه گزارش شده نشان می‌دهد که چگونه با استفاده از پیشرفت‌ها در شیمی سنتزی، بر این چالش‌ها غلبه شده است. محمد موثقی، استاد شیمی در MIT و یکی از نویسندگان ارشد این مطالعه، گفت که این تلاش درک روشن‌تری از چگونگی افزایش چشمگیر پیچیدگی سنتز توسط تغییرات ساختاری کوچک ارائه می‌دهد. محققان روش‌هایی را توسعه دادند که به آنها امکان کنترل ترتیب تشکیل پیوندهای شیمیایی را می‌داد و ساخت این ترکیب را پس از دهه‌ها تلاش ناموفق جامعه علمی امکان‌پذیر می‌کرد.

آزمایش آزمایشگاهی مشتق ورتیسیلین A فعالیت در سلول‌های سرطانی انسان، از جمله علیه گلیومای منتشر خط میانی، یک سرطان نادر و تهاجمی مغز کودکان، را نشان داد. گلیومای منتشر خط میانی با گزینه‌های درمانی محدود و نتایج ضعیف مشخص می‌شود، و این امر آن را به کانون تحقیقات مداوم تبدیل کرده است. این یافته‌ها با استفاده از سلول‌های سرطانی کشت‌شده انسان به دست آمده و نشان دهنده نتایج تجربی در مراحل اولیه است، نه داده‌های بالینی.

این مطالعه به طور مشترک توسط موثقی و جون کی، دانشیار پزشکی وابسته به موسسه سرطان دانا-فاربر ، مرکز سرطان و اختلالات خونی کودکان بوستون و دانشکده پزشکی هاروارد ، رهبری شد. یافته‌های آنها در مجله انجمن شیمی آمریکا ، یکی از مجلات پیشرو در زمینه شیمی که توسط همتایان بررسی می‌شود، منتشر شد.

چالش چند دهه‌ای در سنتز ترکیبات قارچی حل شد

در سطح مولکولی، ورتیسیلین A از دو نیمه‌ی یکسان تشکیل شده است که باید برای تشکیل یک دیمر با پیکربندی فضایی دقیق، به هم جوش داده شوند. دستیابی به این ترازبندی دقیق، چالش اصلی بود که برای دهه‌ها مانع سنتز آن شده بود. به گفته‌ی محققان، حتی انحرافات جزئی در جهت‌گیری در طول مونتاژ می‌تواند خواص بیولوژیکی ترکیب را مختل کند، و کنترل دقیق بر ساختار سه‌بعدی را ضروری می‌سازد.

برای پرداختن به این موضوع، تیم یک فرآیند سنتز ۱۶ مرحله‌ای طراحی کرد که به دقت زمان و چگونگی تشکیل هر پیوند شیمیایی را کنترل می‌کرد. محققان توالی سنتی واکنش‌های تشکیل پیوند را تغییر دادند و به طور موقت از شکستن نواحی مولکولی شکننده در مراحل بحرانی محافظت کردند. برخی از گروه‌های عاملی عمداً تا پس از اتصال موفقیت‌آمیز دو نیمه مولکول، پنهان باقی ماندند تا اطمینان حاصل شود که ترکیب نهایی ساختار سه‌بعدی مورد نیاز را به خود می‌گیرد.

زمان‌بندی واکنش‌های شیمیایی بسیار مهم بود

موثقی گفت که این کار اهمیت زمان‌بندی در سنتز شیمیایی را برجسته کرد. محققان با تغییر ترتیب مراحل کلیدی، توانستند مولکول را به پیکربندی صحیح خود هدایت کنند، نتیجه‌ای که قبلاً به دست نیامده بود. این رویکرد همچنین امکان ایجاد انواع مرتبط ورتیسیلین A را فراهم می‌کند که می‌توان از آنها برای مطالعه چگونگی تأثیر تغییرات شیمیایی کوچک بر فعالیت بیولوژیکی استفاده کرد.

با سنتز آزمایشگاهی که اکنون برقرار شده است، ورتیسیلین A می‌تواند در مقادیر کافی برای تحقیقات علمی گسترده‌تر تولید شود. چی گفت که ترکیبات طبیعی از نظر تاریخی نقش مهمی در کشف دارو داشته‌اند و دسترسی به ورتیسیلین A تولید شده به صورت مصنوعی، مطالعه دقیق‌تر چگونگی تعامل این مولکول با سلول‌های سرطانی را امکان‌پذیر می‌کند. محققان قصد دارند خواص آن را با استفاده از رویکردهای یکپارچه شامل شیمی، زیست‌شناسی شیمیایی، زیست‌شناسی سرطان و تحقیقات متمرکز بر بیمار، با هدف گسترش درک نقش بالقوه آن در علم سرطان، بررسی کنند.