Diversificación de andamios macrocíclicos agregando combinatoriamente fragmentos a grupos periféricos. a Principio general del enfoque. b Imagen de una gota de 80 nL transferida por ADE, que se muestra en una placa de 96 pozos y junto a una gota de 4 μL para la escala. Las gotitas contienen fluoresceína para su visualización mediante luz ultravioleta. La adición del reactivo objetivo y del ensayo a 80 nL de reacciones de macrociclo diluye el solvente orgánico al 0,4 %, lo que es compatible con los bioensayos. c Andamio de macrociclo modelo 1 que contiene una amina primaria periférica (azul) que se modifica por acilación. d Reacción del macrociclo modelo 1 con los ácidos 1–8 indicados, cuantificada por HPLC (absorbancia y/o recuento de iones). El primer número indica la conversión a un volumen de 4 µL mediante pipeteo con DIPEA. Los números segundo y tercero indican conversión a 80 nL mediante transferencia acústica de líquido con DIPEA y DABCO, respectivamente. e Estructuras no peptídicas seleccionadas al azar que contienen grupos amino menos accesibles (en azul). Crédito:Comunicaciones de la naturaleza (2022). DOI:10.1038/s41467-022-31428-8
Los científicos de la EPFL han encontrado una manera de sintetizar una gran cantidad de compuestos macrocíclicos, que son necesarios para desarrollar fármacos contra objetivos de enfermedades difíciles.
Cuando las compañías farmacéuticas comienzan a buscar un candidato a fármaco, utilizan un proceso de filtrado conocido como "detección de alto rendimiento". Aquí, se prueban una gran cantidad de compuestos químicos diferentes para ver cuál se unirá a una proteína que es el objetivo de la enfermedad que quieren abordar.
Las compañías farmacéuticas en realidad tienen bibliotecas de 1 a 2 millones de compuestos de "moléculas pequeñas" recopilados a lo largo de los años. Pero en muchos casos, la detección de compuestos clásicos de moléculas pequeñas no puede identificar candidatos a fármacos simplemente porque no contienen un compuesto que se una lo suficientemente fuerte al objetivo.
Se ha encontrado una solución en los "macrociclos", una clase emergente de moléculas que han demostrado ser ideales para unir objetivos difíciles como proteínas con superficies planas o incluso proteínas unidas a otras proteínas. El problema es que las bibliotecas de macrociclos actuales solo contienen menos de 10 000 compuestos, lo que limita la posibilidad de encontrar candidatos a fármacos que puedan unirse a un objetivo de enfermedad determinado.
Pero un grupo de químicos de la EPFL ha encontrado ahora una manera de generar una gran cantidad de macrociclos, lo que puede aumentar significativamente el tamaño de las bibliotecas disponibles. El avance, publicado en Nature Communications , es el trabajo del grupo del profesor Christian Heinis en la Escuela de Ciencias Básicas de la EPFL.
"Nuestro enfoque se basa en combinar un gran número 'm' de andamios macrocíclicos diferentes con una miríada de fragmentos químicos 'n' para generar 'm × n' compuestos macrocíclicos diferentes", dice Heinis. "Por ejemplo, generamos una biblioteca de 19 968 macrociclos al hacer reaccionar 192 andamios de macrociclos con 104 fragmentos de ácido carboxílico".
Con la ayuda del Biomolecular Screening Facility de la EPFL, los científicos realizaron las reacciones en pequeños volúmenes de 40 nanolitros y transfirieron los reactivos mediante ondas acústicas, lo cual es enormemente rápido. A través de la miniaturización y la alta velocidad, la biblioteca de 19 968 compuestos macrocíclicos se reunió en solo medio día.
Para probar el método, el Ph.D. El estudiante que dirige el proyecto, Sevan Habeshian, lo utilizó para desarrollar inhibidores nanomolares contra la trombina y la interacción proteína-proteína MDM2:p53, que son dianas farmacológicas para los accidentes cerebrovasculares y el cáncer.
Trabajando con científicos de las universidades de Padua y Venecia, el equipo obtuvo una estructura de rayos X del inhibidor de trombina mientras se unía a la proteína. "El análisis estructural validó el enfoque de detección de compuestos que contienen núcleos macrocíclicos y fragmentos químicos enlazados lateralmente", dice Habeshian.
"Actualmente estamos aplicando el enfoque para desarrollar compuestos macrocíclicos a una variedad de enfermedades dianas para las cuales las compañías farmacéuticas luchan por generar medicamentos basados en moléculas pequeñas clásicas", dice Heinis. "Dado el pequeño tamaño y la superficie polar limitada de los compuestos macrocíclicos, tienen una alta probabilidad de atravesar las membranas celulares, lo que significa que pueden usarse para desarrollar medicamentos para objetivos intracelulares o incluso medicamentos que se toman por vía oral". Nuevas reacciones de ciclación para sintetizar fármacos macrocíclicos principales
