Los químicos de Yale han sintetizado por primera vez una clase única de moléculas anticancerígenas a partir de briozoos, lo que supone un avance importante en el campo de la química sintética. Utilizando un nuevo enfoque que combina procesos químicos estratégicos y técnicas avanzadas de determinación de estructuras, el equipo ha abierto nuevas posibilidades para la investigación del tratamiento del cáncer.
Hace unas tres décadas, los investigadores identificaron un grupo distinto de compuestos anticancerígenos dentro de los briozoos, un tipo de alga.
» data-gt-translate-attributes=»({«attribute»:»data-cmtooltip», «format»:»html»})» tabindex=»0″ role=»link»>invertebrados Aguas tropicales.
La estructura química de estas moléculas, formadas por anillos oxidados y una red densa y muy compleja de átomos de nitrógeno, ha despertado el interés de químicos orgánicos de todo el mundo, que se han propuesto recrear estas estructuras desde cero en el laboratorio. Sin embargo, a pesar de los considerables esfuerzos, ha sido una tarea sencilla. Por ahora, eso es.
Un equipo de químicos de Yale, escribiendo en la revista cienciaha logrado sintetizar ocho compuestos por primera vez utilizando un método que combina estrategias químicas innovadoras con la última tecnología en determinación de estructuras de moléculas pequeñas.
«Estas moléculas han supuesto un desafío excepcional en el campo de la química sintética», dijo Seth Herzon, Ph.D. de Milton Harris ’29. profesor de química en la Facultad de Artes y Ciencias de Yale y autor correspondiente del nuevo estudio. «Muchos grupos de investigación han intentado reproducir estas moléculas en el laboratorio, pero su estructura es tan compleja, tan entrelazada, que no ha sido posible». He estado leyendo sobre intentos de sintetizar estos compuestos desde que era estudiante de posgrado a principios de la década de 2000.
Briozoos: una fuente de nuevos agentes anticancerígenos
En la naturaleza, las moléculas se encuentran en algunos
» data-gt-translate-attributes=»({«attribute»:»data-cmtooltip», «format»:»html»})» tabindex=»0″ role=»link»>especie Briozoos: pequeños animales acuáticos que se alimentan filtrando presas del agua a través de diminutos tentáculos. Los investigadores de todo el mundo consideran a los briozoos como una fuente potencialmente valiosa de nuevos fármacos, y muchas moléculas aisladas de los briozoos se han estudiado como nuevos agentes anticancerígenos. Sin embargo, la complejidad de las moléculas a menudo limita su desarrollo posterior.
El equipo de Herzon examinó una especie particular de Bryzova Securifstra securifrons.
«Trabajamos en estas moléculas hace aproximadamente una década y, aunque no pudimos recrearlas en ese momento, aprendimos sobre su estructura y reacciones químicas, lo que informó nuestro pensamiento», dijo Herzon.
Nuevas estrategias químicas
El nuevo enfoque incluía tres elementos estratégicos clave. Primero, Hirzon y su equipo evitaron construir un anillo heterocíclico reactivo, conocido como indol, hasta el final del proceso. Un anillo heterocíclico contiene dos o más elementos, y se sabe que este anillo en particular reacciona y causa problemas, dijo Herzon.
En segundo lugar, los investigadores utilizaron un método conocido como fotociclación oxidativa para construir algunos enlaces clave en las moléculas. Una de estas fotociclizaciones implica la reacción de un heterociclo con oxígeno molecular, que fue estudiada por primera vez por Harry Wasserman de Yale en la década de 1960.
Finalmente, Hirzon y su equipo emplearon análisis de difracción de electrones de microcristales (microED) para ayudar a visualizar la estructura de las moléculas. Hirzon dijo que los métodos tradicionales para determinar la estructura eran inadecuados en este contexto.
El nuevo enfoque dio como resultado ocho nuevas moléculas sintéticas con potencial terapéutico y la promesa de más química nueva en el futuro.
«Estas moléculas abordan perfectamente los complejos desafíos sintéticos que me encantan», dijo Herzon, quien también es miembro del Centro Oncológico de Yale y ocupa cargos conjuntos en farmacología y radiología terapéutica en la Facultad de Medicina de Yale. «Desde el punto de vista del peso molecular, son modestas en comparación con otras moléculas que hemos estudiado en mi laboratorio. Pero desde el punto de vista de la reacción química, presentan algunos de los mayores desafíos que jamás hayamos afrontado.
Cita: “Un enfoque de fotociclización oxidativa para la síntesis de alcaloides de Securilustra securifrons” por Brandon W. Alexander, Noah M. Bartfield, Waani Gupta, Brandon Q. Mercado, Mark Del Campo y Seth B. Herzon, 22 de febrero de 2024, ciencia.
DOI: 10.1126/ciencia.adl6163
Los primeros autores del nuevo estudio son los estudiantes graduados en química de Yale, Brandon Alexander y Noah Bartfield. Los coautores son Vani Gupta, estudiante de posgrado en química de Yale; Brandon Mercado, cristalógrafo de rayos X de Yale y profesor del Departamento de Química; y Mark Del Campo de Rigaco American Corporation.
La Fundación Nacional de Ciencias ayudó a financiar la investigación.
