طريقة مبتكرة لتحويل ذرات الهيدروجين إلى ذرات الفلور لإنتاج أدوية أكثر فعالية

لقد أبلغ الكيميائيون منذ فترة طويلة عن طريقة بسيطة لتحويل ذرات الهيدروجين إلى ذرات الفلور داخل جزيئات الدواء المهمة. يتيح هذا الاكتشاف الجديد ضبط الأدوية الحالية والمستقبلية لتحسين خصائصها

[ترجمة د.نحماني موشيه]

لقد أبلغ الكيميائيون منذ فترة طويلة عن طريقة بسيطة لتحويل ذرات الهيدروجين إلى ذرات الفلور داخل جزيئات الدواء المهمة. يتيح هذا الاكتشاف الجديد ضبط الأدوية الحالية والمستقبلية لتحسين خصائصها

معظم المواد الطبية المستخدمة لعلاج الأمراض لدى الإنسان تعتمد على مادة عضوية، أي أن المادة الفعالة هي جزيء يتكون من ذرات الكربون والهيدروجين. هذه الخاصية مشتركة بين جميع المواد الحية، مثل البروتينات والسكريات والدهون والحمض النووي، والتي تعتمد جميعها على هياكل هيدروكربونية، تختلف عن بعضها البعض فقط في مجموعة المعدلات عليها وإضافة عناصر أخرى محتملة بكمية أقل. (أساسا الأكسجين والنيتروجين والكبريت والفوسفور). يقول نونو موليد، الأستاذ في جامعة فيينا: "جسمنا ليس سوى مجموعة كبيرة من مليارات الجزيئات العضوية القائمة على الكربون". وبفضل هذا التشبيه، تعتبر الأدوية العضوية هي الأكثر فعالية من حيث تفاعلاتها مع جسم الإنسان، على سبيل المثال، من خلال الارتباط بمستقبلات تسبب تنشيط أو تثبيط العملية المطلوبة.

عادةً ما يتم وصف تصميم جزيء الدواء الذي يؤدي إلى تفاعلات محددة مع بنية مناسبة عن طريق القياس مع فكرة "القفل والمفتاح". "يحتوي المستقبل (على سبيل المثال، الإنزيم) على بنية فريدة ("القفل") وبالتالي يتطلب بنية فريدة أخرى تطابقه ("المفتاح") بحيث يستجيب كلاهما وفقًا لذلك. ونظرًا للحاجة إلى المطابقة الدقيقة، فإن السلامة الهيكلية للمركب الدوائي هي الأساس لضمان النشاط الطبي المفيد للمادة"، يوضح أحد الباحثين.

ومع ذلك، مثلما يتم تكسير العناصر الغذائية داخل الجسم، فإن الأدوية التي تدخل الجسم (والتي تتكون من نفس المكونات الأساسية، الكربون والهيدروجين، وما إلى ذلك) يتم تكسيرها أيضًا بواسطة نفس الإنزيمات التي تحطم مكونات طعامنا. “هذا النوع من آلية التنظيف ضروري لجسمنا من أجل حماية نفسه؛ يجب تكسير الجزيئات غير المطلوبة والتي قد تكون ضارة في الجسم على الفور. ويوضح الباحث الرئيسي: "للأسف، هذه الآلية لا تميز بين المادة الضارة والمادة المفيدة، وبالتالي فإن الأدوية ستتحلل فيها أيضا بمجرد دخولها الجسم". قد تؤدي هذه الآلية إلى تغيير بنية الأدوية وبالتالي القضاء على خصائصها المفيدة. "تحدث أجزاء كبيرة من هذا التحلل بالضبط عند التقاطع بين ذرة الكربون وذرات الهيدروجين (روابط الكربون والهيدروجين)، والتي قد تنكسر أو تتغير لتكوين مركبات جديدة يمكن إزالتها من الجسم بسرعة أكبر عن طريق الإفرازات. من الناحية الهيكلية، تعتبر روابط الكربون والهيدروجين روابط ضعيفة جدًا، مما يعني أن الأكسدة قد تحدث بسهولة،" يوضح الباحث براشي. "في النهاية، هذا هو السباق الذي تهرب فيه من آلية التجنب الطبيعية للجسم! ويوضح الباحث أنه كلما طالت مدة قدرة الدواء المفيد على الهروب من آلية التفريغ هذه، كلما كان مفيدًا أكثر في الجسم.

ولذلك، فمن الواضح أنه إذا كان من الممكن القضاء على أو تعزيز النقاط الهيكلية الضعيفة لجزيئات الدواء، فسيكون من الممكن زيادة استقرارها الأيضي بشكل كبير. قبل عدة سنوات، اكتشف الكيميائيون أن الاستبدال الاستراتيجي لروابط الكربون والهيدروجين الضعيفة للغاية بروابط كربون-فلور أقوى بكثير قد يكون نهجا مفيدا بشكل خاص في هذا الاتجاه. على الرغم من أن الهيدروجين والفلور يختلفان في عدد من الجوانب، إلا أن حجمهما متشابه تمامًا، وبالتالي فإن تحويل الهيدروجين إلى الفلور يمكن أن يكون له عواقب ضئيلة فيما يتعلق بالبنية المطلوبة للنشاط الطبي. ويضيف الباحث: "نظرًا لاختلاف الخصائص الإلكترونية، فإن وضع ذرة الفلور في الموضع الأصلي للهيدروجين قد يؤدي إلى تحسين وإضافة تفاعلات مع الهدف البيولوجي، مع زيادة النشاط الطبي المطلوب".

في حين أن إدخال ذرة الفلور في جزيء الدواء يمكن أن يؤدي إلى نتائج مفيدة، فإن تركيب مركبات الفلور هذه ليس بالأمر السهل على الإطلاق. تتضمن معظم الطرق الشائعة للفلورة (إدخال ذرة الفلور في مركب) استخدام كواشف نشطة للغاية ومسببة للتآكل وحتى سامة في بعض الأحيان. تعتمد هذه الكواشف على ذرات الفلور موجبة الشحنة (F⁺)، وهي أكثر تكلفة وصعوبة في التعامل معها من نظيراتها الرخيصة من نوع ذرات الفلور المشحونة سالبًا، وأنيونات الفلورايد (F^-) والتي يمكن العثور عليها أيضًا في معاجين الأسنان.

اكتشف الباحثون الآن طريقة انتقائية وبسيطة لإدخال ذرات الفلور في الجزيئات العضوية باستخدام أنيونات الفلورايد المتوفرة بشكل شائع. "بحث معظم الكيميائيين عن طريقة لإدخال ذرات الفلور باستخدام جزيئات عضوية موجبة الشحنة قادرة على التفاعل مع أيون الفلور الموجب. "لقد فعلنا العكس ببساطة: تغيير قطبية الجزيء العضوي حتى نتمكن من استخدام نفس الفلورايد الرخيص الموجود في معاجين الأسنان"، متحمسًا للباحث الرئيسي. والأهم من ذلك، أن هذا النهج يستخدم مواد أولية رخيصة الثمن، وهو بسيط للغاية ويؤدي إلى استخدام عالي للمنتج المطلوب خلال فترة زمنية قصيرة.

وفي المقال المنشور الذي يصف البحث، تم بسهولة تصنيع عدد من المعادلات المفلورة للمواد النشطة بيولوجيا الشائعة، وأبرزها عقار سيتالوبرام. "إن الجزيء الأصلي سيتالوبرام هو أحد مضادات الاكتئاب الرائجة المستخدمة في علاج الاكتئاب السريري. ويوضح الباحث أنه يتفاعل مع ناقل السيروتونين (SERT) ويسبب زيادة في تركيز السيروتونين مع تخفيف أعراض الاكتئاب. وتمكن الباحثون من إثبات أن نشاط عقار السيتالوبرام يستمر بعد إدخال ذرة الفلور. على وجه الخصوص، في حين يتم الحفاظ على النشاط الأصلي (على الرغم من التغيير في التركيب الكيميائي)، فمن المتوقع أن يتم تحسين الخصائص الدوائية الأخرى، مثل الاستقرار الأيضي والتوافر البيولوجي، نتيجة لهذه الفلورة. ولذلك يعتقد الباحثون أن الفلورو سيتالوبرام قد يقدم بديلاً قابلاً للتطبيق لنظيره غير المفلور. "إن تطوير طريقة بسيطة لتحويل ذرات الهيدروجين إلى ذرات الفلور في ظل هذه الظروف البسيطة هو مجرد البداية. يمكننا الآن أن نتخيل إجراء هذا التحويل على مجموعة متنوعة من المستحضرات الصيدلانية الأخرى وفحص خصائص التواريخ الناتجة. وبما أن هذا التحويل ينطبق أيضًا على صناعة المواد، فمن المفهوم سبب حماستنا الشديدة لنتائج بحثنا"، كما يقول الباحث الرئيسي. "إن بحثنا هو مثال ممتاز لقوة الكيمياء: في ضوء حقيقة أننا قادرون على تغيير بنية المادة على المستوى الجزيئي بدقة ذرية، فإن الأبواب مفتوحة أمام دراسات جديدة كانت لولا ذلك مغلقة أمامنا". الباحثين"، يختتم الباحث الرئيسي.

ملخص المقال

أخبار الدراسة