'거울분자' 들여다보면 신약 나온다

댈러스 텍사스 대학의 화학자와 그의 동료들은 자연에서 발견되는 "거울 분자"의 좌수 또는 우수 버전을 선택적으로 합성하고 이를 암, 감염, 우울증, 염증 및 기타 여러 질환에 대한 잠재적인 용도를 평가할 수 있는 새로운 화학 반응을 개발했습니다.

결과가 중요한 이유는 화학 화합물의 좌우 버전, 즉 거울상 이성질체가 동일한 화학적 특성을 가지고 있지만 인체에서 반응하는 방식이 다르기 때문입니다. 원하는 생물학적 효과가 있는 버전만 합성하는 비용 효율적인 방법을 개발하는 것은 의약 화학에 매우 중요합니다.

10월 11일자 Science 저널에 발표된 연구에서 연구자들은 그들의 화학적 합성 방법이 어떻게 거울상 분자 쌍의 순수한 하나의 거울상 이성질체인 샘플을 빠르고 효율적으로, 그리고 확장 가능한 방식으로 생산할 수 있는지에 대해 설명합니다. 이는 두 가지의 혼합물이 아닙니다. 이 새로운 방법은 합성 과정의 한 단계에서 새로 개발된 촉매를 통해 프레닐 그룹(5개의 탄소 원자로 구성된 분자)을 에노네에 추가하는 것을 포함합니다.

"프레닐 그룹을 추가하는 것은 자연이 이러한 분자를 조립하는 방식이지만, 과학자들이 이를 성공적으로 복제하는 데 어려움을 겪었습니다." UT Dallas의 자연 과학 및 수학 대학의 화학 및 생화학 조교수이자 이 연구의 책임 저자인 필리포 로미티 박사가 말했습니다.

"자연은 모든 합성 화학자 중에서 가장 뛰어납니다. 그녀는 우리보다 훨씬 앞서 있습니다. 이 연구는 우리가 생물학적으로 활성한 분자를 대량으로 합성하고 치료적 활동을 테스트할 수 있는 방식에 패러다임 전환을 나타냅니다." 텍사스 암 예방 및 연구소(CPRIT) 학자이기도 한 로미티의 말입니다.

자연적으로 발생하는 화합물은 잠재적인 신약의 중요한 공급원이지만, 종종 미량으로만 발생하기 때문에 과학자와 제약 회사는 실험실에서 테스트하거나 약물로 제조하기 위해 더 많은 양을 합성하는 방법을 개발해야 합니다.

연구진은 연구에서 새로운 화학 반응을 통합하여 실온에서 약 15분 만에 완료되는 합성 공정을 만들어냈으며, 이는 반응 중에 물질을 상당히 가열하거나 냉각하는 것보다 에너지 효율이 더 높습니다.

로미티는 보스턴 칼리지, 피츠버그 대학, 프랑스 스트라스부르 대학의 연구자들과 협력하여 새로운 화학 반응을 개발했습니다. 로미티의 역할은 합성 과정을 만드는 것이었습니다.

연구자들은 다환식 폴리프레닐화 아실플로로글루시놀(PPAP)을 합성하기 위한 노력의 일환으로 이 방법을 개발했습니다. PPAP는 암, HIV, 알츠하이머병, 우울증, 간질, 비만에 대한 저항을 포함하여 광범위한 생물학적 활성을 가진 400개 이상의 천연물로 구성된 계열입니다.

로미티와 그의 동료들은 브라질 나무에서 추출한 화학물질인 네모로소놀을 포함하여 8개의 PPAP의 거울상 이성질체를 합성하여 개념 증명을 보여주었습니다. 이 화학물질은 다른 연구자들에 의해 항생제 활성이 있는 것으로 밝혀졌습니다.

"20년 동안 우리는 네모로소놀이 항균제라는 것을 알고 있었지만, 어떤 거울상 이성질체가 그 원인일까요? 둘 중 하나일까요? 둘 다일까요?" 로미티가 말했습니다. "한 버전은 이 성질을 가지고 있지만 다른 버전은 그렇지 않을 수도 있습니다."

Romiti와 그의 동료들은 UT Southwestern Medical Center의 Hamon Center for Therapeutic Oncology Research의 이사인 John Minna 박사가 제공한 폐암 및 유방암 세포주에 대해 Nemorosonol 거울상 이성질체를 테스트했습니다.

"우리의 네모로소놀의 에탄티오머는 암세포주에 대해 꽤 괜찮은 효과를 보였습니다." 로미티가 말했다. "이것은 매우 흥미로웠고, 우리가 테스트할 순수한 에탄티오머 샘플을 대량으로 확보할 수 있었다면 발견할 수 있었을 것입니다."

로미티 박사는 한 네모로소놀 거울상 이성질체가 특별히 항균성이고 다른 하나는 항암성인지 확인하기 위해서는 더 많은 연구가 필요하다고 말했습니다.

연구 결과는 약물 발견과 전환 의학에 여러 가지 면에서 영향을 미칠 수 있습니다. 확장 가능하고 더 효율적인 약물 제조 공정에 대한 정보를 제공하는 것 외에도, 연구자들은 천연물 유사체를 더 효율적으로 만들 수 있게 될 것입니다. 천연물 유사체는 신체에서 작용하는 방식에서 더 강력하거나 선택적인 천연물의 최적화된 버전입니다.

"우리는 이 과정을 가능한 한 약리 친화적으로 개발했습니다." 로미티가 말했다. "이것은 화학자와 생물학자가 우리가 만들 수 있는 400개의 신약 리드와 그 유사체를 연구하고 생물학적 활동을 테스트할 수 있는 새로운 도구입니다. 이제 우리는 이전에 실험실에서 합성할 수 없었던 강력한 천연물을 사용할 수 있습니다."

Romiti는 다음 단계는 PPAP 외에도 다른 종류의 천연물 합성에 새로운 반응을 적용하는 것이라고 말했습니다. 8월에 그는 국립보건원(NIH)의 구성 요소인 국립일반의학연구소로부터 초기 단계 연구자를 위한 5년, 195만 달러 규모의 Maximizing Investigators' Research Award를 수상하여 이 분야에서 연구를 계속할 수 있었습니다.

CPRIT 외에도 이 연구는 미국 국립과학재단과 NIH(2R35GM130395, 2R35GM128779)의 자금 지원을 받았으며, 공동 책임 저자이자 피츠버그 대학의 화학 교수인 Peng Liu 박사와 보스턴 칼리지의 Amir Hoveyda 박사가 연구비를 지원했습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/10/241010205852.htm