A causa della pandemia di COVID 19 e della relativa ricerca intensiva di terapie e vaccini, la classe delle sostanze chimiche dei nucleosidi sta riscontrando un enorme aumento di interesse. I nucleosidi naturali e sintetici hanno un effetto antivirale e possono agire come elementi costitutivi degli acidi ribonucleici (RNA). Quando incorporato nell'RNA, nuove interazioni all'interno della macromolecola risultano con conseguenze positive per la stabilità e l'efficacia biologica.

Nella chimica medicinale, particolarmente richiesta è la famiglia molecolare dei nucleosidi del carbonio (C). Questi differiscono dai nucleosidi di azoto (N) più frequenti in natura, i classici elementi costitutivi dell'RNA, per il modo in cui lo zucchero è collegato alla cosiddetta base nucleica. Invece di un legame carbonio-azoto, I nucleosidi C hanno un legame carbonio-carbonio. Questo è biochimicamente molto più stabile e conferisce ai principi attivi un'emivita biologica più lunga. Per la prima volta, due ricercatori dell'Università tecnologica di Graz e del centro di competenza acib (Centro austriaco di biotecnologia industriale) sono ora riusciti a produrre in modo biocatalitico i nucleosidi C con l'aiuto di enzimi. I risultati concreti sono stati pubblicati in Comunicazioni sulla natura .

Sì all'enzima YeiN

Bernd Nidetzky, Direttore dell'Istituto di biotecnologia e ingegneria dei bioprocessi presso TU Graz e allo stesso tempo direttore scientifico del Centro austriaco di biotecnologia industriale (acib), e Martin Pfeiffer di acib hanno scoperto e caratterizzato in uno studio l'enzima YeiN, che può collegare i due elementi costitutivi nucleosidici ribosio-5-fosfati e uracile mediante uno specifico legame di carbonio. Sono i primi ricercatori al mondo a dimostrare un enzima che è un biocatalizzatore adatto per la produzione di C-nucleosidi.

Produzione efficiente ed ecologica

Con l'aiuto del potere catalitico di YeiN, l'azienda con sede a Graz è stata in grado di produrre diversi derivati ​​dell'importante pseudouridina C-nucleoide. Sono stati anche in grado di dimostrare che uno di questi derivati ​​può essere incorporato nell'RNA e quindi consentire la modifica dell'RNA. Ciò è particolarmente rilevante per la produzione di prodotti terapeutici a base di RNA, poiché l'incorporazione della pseudouridina nell'RNA aumenta la stabilità e l'emivita e quindi migliora l'efficacia dell'RNA terapeutico, come un vaccino. "Nel nostro studio mostriamo che la pseudouridina può essere prodotta biocataliticamente. Rispetto a una sintesi puramente chimica, questo è un modo molto più efficiente, poiché sono necessarie meno fasi di reazione e non sono necessarie sostanze chimiche tossiche. La produzione biocatalitica di C-nucleosidi è quindi molto forte, elegante alternativa alla sintesi chimica classica e persino superiore ad essa in termini di efficienza, " dice Bernd Nidetzky. Sulla base dei risultati pubblicati in Comunicazioni sulla natura , la ricerca può ora essere condotta per espandere lo spettro del substrato di YeiN. L'obiettivo. il gol? La sintesi biocatalitica di ulteriori C-nucleosidi rilevanti.

vaccini RNA

Da qualche giorno sono in corso le prime vaccinazioni complete contro il COVID-19 con vaccini a RNA. Questi vaccini completamente nuovi contengono informazioni genetiche sull'agente patogeno e inducono le cellule a produrre una proteina virale, che viene poi presentato al sistema immunitario. La successiva reazione immunitaria protegge il corpo da un'infezione virale reale. Se uno è già infetto dal virus, i farmaci antivirali possono impedire la moltiplicazione del virus.

Il farmaco a base di nucleosidi C Remdesivir ha queste proprietà antivirali necessarie ed è efficace contro un numero di virus a RNA, compresi i virus corona ed ebola. Il principio attivo ha ricevuto l'approvazione condizionata nell'UE per il trattamento dei pazienti COVID-19. La produzione biocatalitica di nucleosidi C potrebbe fornire ulteriore impulso a questa nuova speranza, così come ai vaccini a RNA basati sui nucleosidi C.