Estación de trabajo robótica integrada utilizada en la instalación de detección biomolecular de la EPFL para realizar la síntesis combinatoria de macrociclos y los posteriores ensayos de detección basados en objetivos de alto rendimiento. Crédito:Antoine Gibelin (EPFL)
Los científicos de EPFL han desarrollado un nuevo método para sintetizar y seleccionar miles de compuestos macrocíclicos, una familia de productos químicos de gran interés en la industria farmacéutica. El estudio se publica en Avances de la ciencia .
Los compuestos macrocíclicos son moléculas en forma de anillo que se forman conectando dos extremos de moléculas lineales. Una de sus propiedades únicas y emocionantes es que su configuración cíclica reduce su flexibilidad, lo que significa que los macrociclos necesitan menos energía para unirse a los objetivos que las moléculas pequeñas convencionales.
De hecho, Los macrociclos muestran una gran capacidad para unir objetivos difíciles que tienen planos, Superficies sin rasgos distintivos. Esto ha despertado un gran interés en la industria farmacéutica, que está particularmente interesado en compuestos macrocíclicos con un peso molecular por debajo de 1 KDa, que sería lo suficientemente pequeño como para cruzar la membrana celular y alcanzar los objetivos de la enfermedad intracelular, p.ej. proteínas o incluso genes en la célula.
Todavía, Hay un obstáculo:no hay suficientes bibliotecas o métodos de macrociclos adecuados para generar macrociclos tan pequeños. Las bibliotecas de compuestos que las empresas farmacéuticas utilizan hoy en día en las pantallas de alto rendimiento contienen entre 1 y 2 millones de moléculas diferentes, pero esas son en su mayoría moléculas pequeñas clásicas y solo un puñado son macrocíclicos reales, como máximo, sólo unos pocos cientos. Este es un número demasiado pequeño para que las pantallas produzcan buenos resultados al buscar posibles candidatos a fármacos contra objetivos de enfermedades desafiantes.
Ahora, Los científicos de EPFL han encontrado una manera de generar bibliotecas de más de 9, 000 de moléculas macrocíclicas por debajo de 1 KDa, todos con alta diversidad estructural. "Inicialmente, lo que queríamos hacer era generar fármacos macrocíclicos disponibles por vía oral o permeables a las células, "dice el profesor Christian Heinis, cuyo laboratorio dirigió el estudio.
Estructuras químicas de las cadenas principales del macrociclo que ilustran la gran diversidad estructural de las bibliotecas de compuestos macrocíclicos recién generadas. Crédito:Dr. Sangram Kale (laboratorio Heinis, EPFL)
Las bibliotecas se generaron "ciclando" péptidos lineales cortos en combinación con diversos reactivos enlazadores, que promueven la unión química. Los rendimientos de las reacciones de macrociclización resultaron ser tan eficientes que no hubo necesidad de purificación. Y en un avance clave, el nuevo método también condujo al descubrimiento de reacciones de macrociclización sorprendentemente eficientes basadas en la ligación de grupos tiol y amino de péptidos cortos.
El trabajo fue apoyado por la Instalación de Cribado Biomolecular (BSF) de EPFL, encabezada por Gerardo Turcatti. "EPFL ya ha desarrollado los procesos de manipulación de líquidos para realizar la síntesis combinatoria y seleccionar las bibliotecas de compuestos macrocíclicos, ", dice. El cribado identificó los captores de diferentes objetivos de la enfermedad, incluidos los inhibidores de la trombina, un objetivo importante de los trastornos de la coagulación. El análisis de la estructura de rayos X de un inhibidor de trombina realizado por socios en Italia mostró un ajuste perfecto del macrociclo a su objetivo.
El laboratorio de Heinis ahora está desarrollando aún más el enfoque de síntesis de macrociclo para seleccionar bibliotecas combinatorias aún más grandes. Trabajando en estrecha colaboración con BSF con el apoyo de NCCR Chemical Biology, el siguiente paso es generar inhibidores macrocíclicos de interacciones proteína-proteína intracelulares, para lo cual actualmente no tenemos buenos inhibidores.
