研究“镜像分子”，有望催生神奇新药物

得克萨斯大学达拉斯分校的一位化学家与其同事研发出了一种新的化学反应，这能让研究人员有选择性地合成在自然界中所发现的“镜像分子”的左手或右手的版本，并评估它们在对抗癌症、感染、抑郁症、炎症等诸多其他病症方面的潜在用途。

这些结果非常重要，因为尽管化合物的左手和右手版本（对映体）具有相同的化学性质，然而它们在人体内的反应方式却有所不同。开发具有成本效益的方法，仅仅合成具有所需生物效应的版本，这对于药物化学而言至关重要。

在一项发表于《科学》杂志的研究中，研究人员描述了他们的化学合成方法是如何能够快速、高效且以可扩展的方式生产出纯粹属于一对镜像分子对中的一个对映体的样品，而非两者的混合物。新方法涉及在合成过程的一个步骤中，通过新开发的催化剂将由五个碳原子组成的异戊烯基添加到烯酮中。

“添加异戊烯基是自然界组装这些分子的方式，但是科学家们一直难以成功复制这一过程，”得克萨斯大学达拉斯分校自然科学与数学学院化学和生物化学助理教授、该研究的通讯作者菲利波·罗米蒂博士说。

“大自然在所有合成化学家中是最出色的，她远远领先于我们。这项研究代表了我们如今能够合成大量生物活性分子并测试其治疗活性的方式所发生的范式转变，”同时也是得克萨斯州癌症预防与研究所（CPRIT）学者的罗米蒂说。

天然存在的化合物是潜在新药物的重要来源，但由于它们通常仅以微量存在，科学家和制药公司必须开发方法来合成更多量，以便在实验室中进行测试或被制成药物。

在他们的研究中，研究人员展示了如何结合他们的新化学反应，从而在室温下约 15 分钟就能完成合成过程，这比在反应过程中必须大幅加热或冷却物质更加节能。

罗米蒂与波士顿学院、匹兹堡大学和法国斯特拉斯堡大学的研究人员合作开发了新的化学反应。罗米蒂的作用在于创建合成过程。

研究人员开发他们的方法，作为合成多环多异戊烯酰基间苯三酚（PPAPs）这一努力的一部分，这是一类超过 400 种具有广泛生物活性的天然产物，能够用于对抗癌症、艾滋病毒、阿尔茨海默病、抑郁症、癫痫和肥胖症等。

罗米蒂及其同事通过合成八种 PPAP 的对映异构体证明了一个理念，其中包括 nemorosonol，这是一种从巴西的一棵树上提取出来的化学物质，其他研究人员已证明其具有抗菌活性。

“20 年来，我们都知晓 nemorosonol 具有抗菌的性质，但究竟是哪种对映异构体起作用？是一种还是两种？”罗米蒂说。“可能一种有这种特性，而另一种没有。”

罗米蒂及其同事针对由德克萨斯大学西南医学中心哈蒙肿瘤治疗研究中心主任约翰·明纳博士所提供的肺癌和乳腺癌细胞系，测试了他们的 nemorosonol 对映异构体。

“我们的 nemorosonol 对映异构体对于癌细胞系有着相当不错的效果，”罗米蒂说。“这非常有趣，只有在我们能够获得大量纯对映体样品进行测试的情况下才能发现。”

罗米蒂称，还需要开展更多研究，以确定一种内莫罗松醇对映体是否专门具有抗菌性，而另一种是否具有抗癌性。

该研究结果可能在多方面对药物发现和转化医学产生影响。

除了给可扩展且更高效的药物制造过程提供信息外，这些发现还能让研究人员更有效地制造天然产物类似物，也就是天然产物的优化版，其在体内发挥的作用更有效或者更具选择性。

“我们开发这个过程时尽可能做到对制药友好，”罗米蒂说道。

这是供化学家和生物学家研究 400 种新的药物先导化合物及其类似物，并测试其生物活性的新工具。

我们现在能够获取以前在实验室中无法合成出来的强效天然产物。

罗米蒂表示，除了聚酮类化合物外，下一步要将新反应应用到其他类天然产物的合成中。