Molti farmaci sono derivati ​​da prodotti naturali. Ma prima che i prodotti naturali possano essere sfruttati, i chimici devono prima determinarne la struttura e la stereochimica. Questa può essere una grande sfida, in particolare quando le molecole non possono essere cristallizzate e contengono solo pochi atomi di idrogeno. Un nuovo metodo basato su NMR, sviluppato presso il Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP), ora semplifica l'analisi e produce risultati più accurati. L'opera è stata pubblicata su Giornale della Società Chimica Americana .

I prodotti naturali sono presenti negli antibiotici, antidolorifici e farmaci antitumorali, svolgendo un ruolo chiave in circa il 60 percento di tutti i farmaci approvati dalla FDA. Impianti, funghi e organismi marini sessili sono fonti particolarmente promettenti, perché molti di loro possiedono difese chimiche per scoraggiare i predatori. Però, l'identificazione di potenziali farmaci candidati è una sfida. Primo, i ricercatori devono determinare con precisione la struttura e la stereochimica (la disposizione spaziale degli atomi) delle molecole. Senza queste informazioni, i chimici non saranno in grado di sintetizzare le molecole e trasformarle in farmaci. Inoltre, la struttura è necessaria per stabilire se la molecola è stata scoperta in precedenza.

Oltre al metodo di diffrazione dei raggi X, che può essere applicato solo alle molecole cristallizzabili, i chimici di solito usano la spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR) per la determinazione della struttura. Più recentemente, in questo contesto ha assunto particolare importanza il parametro basato su NMR "anisotropia residuo chimico shift". Studi degli ultimi due o tre anni hanno dimostrato che questo parametro facilita la determinazione molto accurata della struttura e della stereochimica delle molecole organiche. Però, ciò richiede l'uso di strumenti speciali che non sono disponibili in tutti i laboratori. E poi c'è la questione dei lunghi metodi di analisi coinvolti nell'analisi dei dati.

Il metodo semplificato produce risultati più accurati

I ricercatori del Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP) hanno ora sviluppato un metodo che consente di misurare molto più facilmente ed efficacemente l'anisotropia residua dello spostamento chimico. Partner dalla Cina (Istituto di Oceanologia, Anche l'Accademia cinese delle scienze e la South Central University for Nationalities) e il Brasile (Universidade Federal de Pernambuco) sono stati coinvolti nel lavoro, che ora è stato pubblicato nel Giornale della Società Chimica Americana .

"Il metodo basato su NMR che abbiamo sviluppato consente ai chimici di determinare la stereochimica di nuovi prodotti naturali con maggiore precisione ed efficienza, " ha spiegato il dottor Han Sun di FMP, che ha condotto lo studio. " Per di più, il metodo è molto facile da usare, rendendolo accessibile a tutti i chimici."

L'esperimento prevede l'unione di prodotti naturali con un peptide disponibile in commercio con una sequenza di AAKLVFF. Sciolto in metanolo, i peptidi si trasformano in cristalli liquidi, dando ai prodotti naturali un debole orientamento nel campo magnetico. "Questo particolare orientamento ci consente di misurare l'anisotropia di spostamento chimico residuo delle molecole come parametro, che a sua volta fornisce informazioni accurate sulla loro struttura e stereochimica, "disse il chimico Sun, descrivendo il nuovo metodo.

L'esempio della talidomide mostra quanto sia importante determinare correttamente la stereochimica dei composti. Oltre ad avere un effetto sedativo (ipnotico), il composto talidomide ha anche un effetto negativo sullo sviluppo, che è attribuibile alle sue due forme speculari (R) - talidomide e (S) - talidomide.

Analisi di prodotti naturali esotici dell'oceano

Per il loro studio attuale, i ricercatori hanno utilizzato un prodotto naturale precedentemente inesplorato:la spiroepicoccina A è stata isolata da microrganismi marini dai partner cinesi. La sostanza, ottenuto da una profondità superiore a 4, 500 metri, ha solo pochi atomi di idrogeno attaccati ai suoi stereocentri, ponendo una sfida ai metodi NMR consolidati. Grazie al nuovo metodo di misurazione, però, la struttura e la stereochimica del prodotto naturale sono state chiarite senza ambiguità. "Anche se il nostro metodo ci consente di misurare solo la stereochimica relativa e non la stereochimica assoluta, il nostro lavoro offre un contributo importante per semplificare la determinazione di prodotti naturali impegnativi, " ha rimarcato Sun. Sembra che le aziende farmaceutiche abbiano già espresso interesse "perché il metodo accelera lo sviluppo di nuovi farmaci, che è anche il nostro obiettivo".