I chimici RIKEN hanno sviluppato un catalizzatore altamente attivo in grado di sintetizzare le molecole dei farmaci all'interno del corpo. Nei topi, un farmaco antitumorale assemblato vicino ai tumori utilizzando il catalizzatore iniettato ha soppresso la crescita del tumore.
L'articolo è pubblicato sulla rivista Chemical Science .
Nei medicinali convenzionali somministrati tramite iniezione o pillola, la molecola del farmaco attivo circola in tutto il corpo, inondando non solo il sito bersaglio ma anche i tessuti sani. Gli effetti collaterali che ne derivano possono essere così gravi da causare danni permanenti e costringere all'interruzione del trattamento.
L'assemblaggio delle molecole dei farmaci nei siti bersaglio del corpo potrebbe renderli più efficaci riducendo al minimo gli effetti collaterali.
"La sintesi diretta dei farmaci nel corpo consentirebbe ai farmaci di curare le malattie senza causare effetti collaterali nei tessuti sani", afferma Katsunori Tanaka, capo scienziato del Laboratorio di chimica sintetica biofunzionale RIKEN. "Ecco perché abbiamo bisogno di un sistema di biocatalisi biocompatibile per eseguire la sintesi dei farmaci vicino ai siti bersaglio nel corpo."
Il team ha preso di mira l’assemblaggio del farmaco nel corpo utilizzando una reazione chimica catalitica chiamata metatesi delle olefine. "La metatesi delle olefine è uno dei metodi più efficienti per costruire doppi legami carbonio-carbonio per la sintesi di farmaci", spiega Tanaka. "Se potesse essere elaborato nel corpo, dovrebbe permetterci di sintetizzare molti tipi diversi di farmaci."
La maggior parte dei catalizzatori chimici vengono rapidamente disattivati dalle biomolecole nel flusso sanguigno. Per superare questo problema, il team ha avvolto un catalizzatore di metatesi olefinica a base di rutenio all'interno di una proteina protettiva chiamata albumina sierica umana.
Il team di Tanaka aveva precedentemente dimostrato che un complesso di cloruro di rutenio incorporato nell'albumina sierica umana, che forma un gruppo catalitico chiamato metalloenzima artificiale, era in qualche modo attivo nel sangue. Ora, hanno dimostrato che il passaggio a un complesso di ioduro di rutenio produce un metalloenzima artificiale di gran lunga superiore.
A basse concentrazioni di catalizzatore, il nuovo catalizzatore di ioduro di rutenio (AlbRuI) a base di albumina ha catalizzato tre tipi di reazioni di metatesi delle olefine nel sangue ad alta resa.
"AlbRuI ha anche mostrato una robusta stabilità per 24 ore nel sangue", afferma Tanaka. "Ciò espande la biocompatibilità dei metalloenzimi artificiali e apre la porta allo sviluppo di metalloenzimi artificiali generali a base metallica per reazioni catalitiche nel sangue."
Il team ha anche dimostrato che una bassa dose di AlbRuI mirato al cancro ha inibito significativamente la crescita del tumore nei topi attraverso la sintesi localizzata di un farmaco antitumorale.
Il team intende espandere l’uso del proprio catalizzatore. "Speriamo di utilizzare AlbRuI per sintetizzare una varietà di molecole bioattive", afferma Tanaka. "Allora potremmo usarlo per curare non solo il cancro ma anche altre malattie senza effetti collaterali."
Ulteriori informazioni: Igor Nasibullin et al, Metatesi catalitica delle olefine nel sangue, Scienze chimiche (2023). DOI:10.1039/D3SC03785A
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