స్క్రిప్స్ రీసెర్చ్ మరియు రైస్ యూనివర్శిటీకి చెందిన రసాయన శాస్త్రవేత్తల బృందం అనేక ఔషధాలలో కీలకమైన నిర్మాణ భాగమైన పైపెరిడిన్‌ల సంశ్లేషణను సులభతరం చేయడానికి ఒక నవల పద్ధతిని ఆవిష్కరించింది. ఈ అధ్యయనం, సైన్స్‌లో ప్రచురించబడింది, బయోకెటలిటిక్ కార్బన్-హైడ్రోజన్ ఆక్సీకరణ మరియు రాడికల్ క్రాస్-కప్లింగ్‌ను మిళితం చేస్తుంది, సంక్లిష్టమైన, త్రిమితీయ అణువులను రూపొందించడానికి స్ట్రీమ్‌లైన్డ్ మరియు తక్కువ ఖర్చుతో కూడిన విధానాన్ని అందిస్తుంది. ఈ ఆవిష్కరణ ఔషధ ఆవిష్కరణను వేగవంతం చేయడంలో మరియు ఔషధ రసాయన శాస్త్రం యొక్క సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడంలో సహాయపడుతుంది.
ఆధునిక ఔషధ రసాయన శాస్త్రవేత్తలు క్లిష్టమైన జీవ లక్ష్యాలను పరిష్కరించడానికి సంక్లిష్ట అణువులను లక్ష్యంగా చేసుకోవడం వలన పెరుగుతున్న సవాళ్లను ఎదుర్కొంటున్నారు. పిరిడిన్‌ల వంటి ఫ్లాట్, టూ-డైమెన్షనల్ అణువులను సంశ్లేషణ చేయడానికి సాంప్రదాయ పద్ధతులు బాగా స్థిరపడ్డాయి, అయితే పైపెరిడిన్‌ల వంటి వాటి 3D ప్రతిరూపాల కోసం వ్యూహాలు చాలా అస్పష్టంగా ఉన్నాయి.
ఈ అంతరాన్ని తగ్గించడానికి, బృందం అనేక ఔషధాలలో ముఖ్యమైన పైపెరిడిన్‌లను సవరించడానికి రెండు-దశల ప్రక్రియను ప్రవేశపెట్టింది. మొదటి దశ బయోకెటలిటిక్ కార్బన్-హైడ్రోజన్ ఆక్సీకరణను ఉపయోగిస్తుంది, ఎంజైమ్‌లు పైపెరిడిన్ అణువులపై నిర్దిష్ట సైట్‌లకు హైడ్రాక్సిల్ సమూహాన్ని ఎంపిక చేసి జోడించే పద్ధతి. ఈ ప్రక్రియ ఎలక్ట్రోఫిలిక్ సుగంధ ప్రత్యామ్నాయం అని పిలువబడే ఒక సాధారణ రసాయన సాంకేతికతను పోలి ఉంటుంది, ఇది పిరిడిన్స్ వంటి ఫ్లాట్ అణువుల కోసం పనిచేస్తుంది, కానీ ఇక్కడ ఇది 3D నిర్మాణంలో వర్తించబడుతుంది.
రెండవ దశలో, ఈ కొత్తగా పనిచేసే పైపెరిడైన్‌లు నికెల్ ఎలక్ట్రోక్యాటాలిసిస్‌తో రాడికల్ క్రాస్-కప్లింగ్‌కు లోనవుతాయి. సంశ్లేషణ సమయంలో అణువు యొక్క భాగాలను రక్షించే రక్షిత సమూహాలను జోడించడం లేదా పల్లాడియం వంటి ఖరీదైన విలువైన లోహ ఉత్ప్రేరకాలు ఉపయోగించడం వంటి అదనపు దశలు అవసరం లేకుండా వివిధ పరమాణు శకలాలను కనెక్ట్ చేయడం ద్వారా ఈ విధానం కొత్త కార్బన్-కార్బన్ బంధాలను సమర్ధవంతంగా ఏర్పరుస్తుంది. ఈ రెండు-దశల ప్రక్రియ సంక్లిష్టమైన పైపెరిడిన్‌లను ఎలా నిర్మించాలో నాటకీయంగా సులభతరం చేస్తుంది.
“దశాబ్దాల క్రితం పల్లాడియం క్రాస్-కప్లింగ్ పిరిడిన్ కెమిస్ట్రీని ఎలా విప్లవాత్మకంగా మార్చింది అనేదానికి సమానమైన పైపెరిడిన్ సంశ్లేషణను సరళీకృతం చేయడానికి మేము తప్పనిసరిగా మాడ్యులర్ విధానాన్ని సృష్టించాము” అని రైస్‌లో అధ్యయన సహ రచయిత మరియు అసోసియేట్ ప్రొఫెసర్ హన్స్ రెనాటా అన్నారు. “ఇది డ్రగ్ డిస్కవరీ కోసం కొత్త మాలిక్యులర్ స్పేస్‌లను అన్‌లాక్ చేయడానికి శక్తివంతమైన సాధనాన్ని సూచిస్తుంది.”
న్యూరోకినిన్ రిసెప్టర్ వ్యతిరేకులు, యాంటీకాన్సర్ ఏజెంట్లు మరియు యాంటీబయాటిక్స్‌తో సహా సహజ ఉత్పత్తులు మరియు ఔషధాలలో ఉపయోగించే అనేక అధిక-విలువైన పైపెరిడిన్‌ల యొక్క క్రమబద్ధమైన సంశ్లేషణను పరిశోధన ప్రదర్శించింది. ఈ విధానం మల్టీస్టెప్ ప్రక్రియలను 7-17 దశల నుండి కేవలం 2-5కి తగ్గించి, సామర్థ్యాన్ని మరియు వ్యయాన్ని బాగా మెరుగుపరిచింది.
ఈ విజయం ఔషధ మరియు ప్రక్రియ రసాయన శాస్త్రవేత్తలకు ముఖ్యమైనది. సంక్లిష్టమైన 3D అణువులను వేగంగా యాక్సెస్ చేయడానికి సాధారణీకరించదగిన వ్యూహాన్ని అందించడం ద్వారా, ఈ పద్ధతి పల్లాడియం వంటి ఖరీదైన విలువైన లోహాలపై ఆధారపడటాన్ని తగ్గిస్తుంది మరియు సాంప్రదాయకంగా సవాలు చేసే సింథటిక్ మార్గాలను సులభతరం చేస్తుంది. ఫార్మాస్యూటికల్ డెవలప్‌మెంట్ కోసం, దీని అర్థం ప్రాణాలను రక్షించే మందులకు వేగవంతమైన ప్రాప్యత, తగ్గిన ఉత్పత్తి ఖర్చులు మరియు ఔషధ అభ్యర్థులను సంశ్లేషణ చేయడానికి స్థిరమైన విధానం.
“ఈ పని సెలెక్టివ్ కార్బన్-హైడ్రోజన్ ఆక్సీకరణ కోసం ఎంజైమాటిక్ పరివర్తనను కలపడం మరియు డ్రగ్ డిస్కవరీ కోసం కొత్త మాలిక్యులర్ స్పేస్‌లను అన్‌లాక్ చేయడానికి ఆధునిక క్రాస్-కప్లింగ్‌ల శక్తిని ప్రదర్శిస్తుంది” అని రెనాటా చెప్పారు.
“బయోక్యాటలిటిక్ ఆక్సీకరణ మరియు రాడికల్ క్రాస్-కప్లింగ్‌ను కలపడం ద్వారా, మేము ఇంతకుముందు యాక్సెస్ చేయలేని లేదా నిషేధించదగిన ఖరీదైనవిగా భావించిన అణువులకు ప్రాప్యతను ప్రారంభిస్తున్నాము” అని స్క్రిప్స్ రీసెర్చ్‌లోని కెమిస్ట్రీ విభాగంలో సహ రచయిత మరియు ఇన్‌స్టిట్యూట్ పరిశోధకురాలు యు కవామాటా అన్నారు.
ఈ పద్ధతి ఔషధ రూపకల్పన మరియు సంశ్లేషణ కోసం కొత్త అవకాశాలను తెరుస్తుంది, ప్రత్యేకించి పరిశ్రమ ఔషధ విశిష్టత మరియు పనితీరును మెరుగుపరచడానికి 3D మాలిక్యులర్ ఆర్కిటెక్చర్‌ల వైపు మళ్లుతుంది. రోగులు మరియు ఆరోగ్య సంరక్షణ వ్యవస్థలు క్లిష్టమైన మందులకు వేగవంతమైన, మరింత సమర్థవంతమైన మార్గాల నుండి ప్రయోజనం పొందవచ్చు, సంభావ్యంగా ఖర్చులను తగ్గించడం మరియు కొత్త చికిత్సలకు ప్రాప్యతను పెంచడం.
రెనాటా మరియు కవామాటాతో పాటు, స్క్రిప్స్ రీసెర్చ్‌లో కెమిస్ట్రీ విభాగంలో ప్రొఫెసర్ అయిన ఫిల్ బరన్ కూడా సహ-సంబంధిత రచయిత. స్క్రిప్స్ రీసెర్చ్ పోస్ట్‌డాక్టోరల్ అసోసియేట్ జియాన్ హీ మరియు రైస్ పోస్ట్‌డాక్టోరల్ పరిశోధకుడు కెంటా యోకోయ్ పేపర్‌పై మొదటి రచయితలు. అండర్ గ్రాడ్యుయేట్ గ్రాంట్ కోసం నేషనల్ సైన్స్ ఫౌండేషన్ రీసెర్చ్ ఎక్స్‌పీరియన్స్ కింద చదువుతున్న రైస్‌లోని రెనాటా ల్యాబ్‌లోని విద్యార్థి బ్రెన్నా విక్స్‌టెడ్ మరియు స్క్రిప్స్ రీసెర్చ్‌లో పోస్ట్‌డాక్టోరల్ పరిశోధకురాలు బెన్క్సియాంగ్ జాంగ్ కూడా సహకరించారు.
ఈ పనికి నేషనల్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ హెల్త్ (GM-118176 మరియు GM-128895), వెల్చ్ ఫౌండేషన్ (C2159), నైటో ఫౌండేషన్ మరియు NSF REU గ్రాంట్ 2150216 నుండి ఫెలోషిప్ మద్దతు అందించింది.
