연구자들은 화합물에 올바른 3D 방향을 부여함으로써 효율적인 의약품을 설계할 수 있는 방법을 발견했습니다. 생물 학적 활동.
의료의 발전은 생물학에 대한 이해에 달려 있습니다. 질병, 정확한 진단을 위한 기술과 의약품을 개발하고 궁극적으로 질병을 치료합니다. 수십 년 동안의 연구 끝에 과학자들은 특정 질병과 관련된 복잡한 메커니즘에 대한 이해를 얻었으며 이로 인해 많은 새로운 발견이 이루어졌습니다. 그러나 새로운 치료법을 제공할 수 있는 신약을 찾고 개발하는 데에는 여전히 몇 가지 과제가 있습니다. 아직은 없어요 의약품 또는 많은 질병과 싸우는 방법. 잠재적인 약물을 처음 발견하고 개발하는 과정은 복잡하고 시간이 많이 걸리며 비용이 많이 들 뿐만 아니라 때로는 수년간의 연구 후에도 결과가 좋지 않고 모든 노력이 헛된 경우도 있습니다.
구조 기반 약물 디자인 이제 신약의 성공 가능성이 있는 분야입니다. 이것은 인간이 사용할 수 있는 게놈, 단백질 및 구조 정보가 방대하고 증가하고 있기 때문에 가능했습니다. 이 정보를 통해 새로운 표적을 식별하고 약물과 약물 발견을 위한 표적 간의 상호 작용을 조사할 수 있습니다. X선 결정학 및 생물정보학은 에 대한 풍부한 구조적 정보를 가능하게 했습니다. 마약 목표. 이러한 발전에도 불구하고 약물 발견의 중요한 과제는 분자의 3차원(XNUMXD) 구조(잠재적 약물)를 정밀하게 제어하는 능력입니다. 이러한 제약은 신약 발굴에 심각한 제약이 된다.
에 발표 된 연구에서 과학, 뉴욕 시립 대학 대학원 센터의 연구원들이 이끄는 팀은 약물 발견 과정에서 화학 분자의 3D 구조를 더 빠르고 안정적으로 변경할 수 있는 방법을 고안했습니다. 이 팀은 팔라듐 촉매를 사용하여 두 개의 탄소 원자가 결합될 수 있음을 보여주는 교차 커플링 반응을 개발한 화학자 스즈키 아키라(Akira Suzuki)의 연구를 기반으로 했으며 그는 이 특정 연구로 노벨상을 받았습니다. 그의 독창적인 발견은 연구원들이 신약 후보물질을 더 빠르게 구성하고 합성할 수 있게 해주었지만 평면 2D 분자를 만드는 데만 국한되었습니다. 이 새로운 분자는 의학이나 산업 분야에서 성공적으로 사용되었지만 스즈키의 방법은 신약의 설계 및 개발 과정에서 분자의 3D 구조를 조작하는 데 사용할 수 없었습니다.
의료 분야에서 사용되는 대부분의 생물학적 화합물은 키랄 분자로 두 분자가 오른손과 왼손처럼 동일한 2D 구조를 가질 수 있지만 서로의 거울상입니다. 이러한 거울 분자는 신체에서 다른 생물학적 효과와 반응을 보입니다. 하나의 미러 이미지는 의학적으로 유익할 수 있고 다른 하나는 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 그 대표적인 예가 1950년대와 1960년대에 탈리도마이드라는 약물이 임산부에게 진정제로 처방되어 거울상 하나는 유용했지만 다른 하나는 태어날 아기에게 치명적인 선천적 기형을 일으켰던 비극입니다. 잘못된 약을 먹은 여성들에게. 이 시나리오는 분자의 3D 구조를 구성하는 개별 원자의 정렬을 제어하는 데 중요성을 부여합니다. Suzuki의 교차 결합 반응은 약물 발견에서 일상적으로 사용되지만 분자의 3D 구조를 조작하는 데에는 아직 그 격차가 메워져 있습니다.
이 연구는 분자의 거울상을 선택적으로 형성하는 데 도움이 되는 제어를 달성하는 것을 목표로 했습니다. 연구자들은 3D 구조 내에서 분자의 방향을 주의 깊게 조정하는 방법을 설계했습니다. 그들은 먼저 화학 공정의 결과를 예측하는 통계적 방법을 개발했습니다. 그런 다음 이러한 모델을 적용하여 3차원 분자 구조를 제어할 수 있는 적합한 조건을 개발했습니다. 팔라듐 촉매 교차 커플링 반응 중에 교차 커플링 제품의 최종 3D 형상에 영향을 미치는 다양한 포스핀 첨가제가 추가되므로 이 과정을 이해하는 것이 중요했습니다. 궁극적인 목표는 시작 분자의 3D 방향을 유지하거나 반전시켜 거울상을 생성하는 것이었습니다. 방법론은 분자의 기하학적 구조를 '선택적으로' 유지하거나 반전시켜야 합니다.
이 기술은 연구원들이 이러한 화합물의 3D 구조 또는 아키텍처를 제어할 수 있는 위치에 있으면서 구조적으로 다양한 신규 화합물의 라이브러리를 생성하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이를 통해 신약 및 의약품의 보다 빠르고 효율적인 발견 및 설계가 가능합니다. 구조 기반 약물 발견 및 디자인은 신약 발견에 활용될 수 있는 미개척 잠재력을 가지고 있습니다. 일단 약물이 발견되면 실험실에서 동물 실험, 마지막으로 사람을 대상으로 한 임상 실험까지 갈 길이 멀다. 현재 연구는 약물 발견 프로세스에 대한 강력한 기반과 적절한 출발점을 제공합니다.
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출처
Zhao S et al. 2018. 리간드 매개변수화를 통해 활성화된 Enantiodivergent Pd 촉매 CC 결합 형성. 과학. https://doi.org/10.1126/science.aat2299
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