Yaklaşık 30 yıl önce bilim insanları, tropikal sularda bulunan deniz omurgasızlarının bir sınıfı olan briyozan ailesinde benzersiz bir kanser karşıtı molekül sınıfı keşfetti. Bu moleküllerin kimyasal yapıları, oksitlenmiş halkalar ve azot atomlarından oluşan yoğun ve son derece karmaşık bir düğüm içermektedir ve bu yapıları laboratuvarda sıfırdan yeniden oluşturmayı amaçlayan organik kimyacıların dünya çapında ilgisini çekmiştir. Ancak, önemli çaba harcanmasına rağmen, bu görev hala ulaşılamaz bir hedef olarak kalmıştır. Ta ki şimdiye kadar.
Yale kimyagerlerinden oluşan bir ekip, “Science” dergisinde yayınlanan bir makalede, yaratıcı kimyasal stratejiyi son teknoloji küçük molekül yapı belirleme teknikleriyle birleştiren bir yaklaşım kullanarak ilk kez bu bileşiklerin sekizini sentezlemeyi başarmıştır.
Yale Sanat ve Bilimler Fakültesi’nde Kimya Profesörü olan ve yeni çalışmanın baş yazarı olan Seth Herzon, “Bu moleküller, sentetik kimya alanında büyük bir zorluk olmuştur” dedi. “Birçok araştırma grubu, bu molekülleri laboratuvarda yeniden oluşturmayı denedi, ancak yapıları o kadar yoğun ve karmaşık bir şekilde bağlantılıdır ki bu mümkün olmamıştır. Bu bileşikleri sentezlemeye yönelik çabaları, 2000’li yılların başında yüksek lisans öğrencisiyken okumaya başladım.”
Doğada, moleküller bazı briyozoa türlerinde bulunur – sucul ortamda avı suyu süzerek beslenen küçük su hayvanları. Araştırmacılar, briyozanların yeni ilaçların potansiyel bir kaynağı olabileceğini düşünmekte ve birçok briyozandan izole edilen moleküllerin yeni kanser karşıtı ajanlar olarak incelendiğini belirtmektedir. Ancak, moleküllerin karmaşıklığı genellikle daha fazla gelişmelerini sınırlar.
Herzon’un ekibi, özellikle Securiflustra securifrons adlı bir briyozoa türüne baktı. “Bu moleküller üzerinde yaklaşık on yıl önce çalıştık ve o zamanlarda onları yeniden oluşturmakta başarılı olamadık, ancak yapıları ve kimyasal reaktiviteleri hakkında bilgi edindik, bu da düşüncelerimizi şekillendirdi” dedi Herzon.
Yeni yaklaşım üç temel stratejik unsuru içeriyordu. İlk olarak, Herzon ve ekibi, reaktif bir heterosiklik halka olan indolü, sürecin sonuna kadar oluşturmayı kaçındı. Bir heterosiklik halka, iki veya daha fazla element içeren bir halkadır ve bu özel halkanın reaktif olduğu ve sorunlar yarattığı bilinmektedir.
İkinci olarak, araştırmacılar, moleküllerdeki bazı önemli bağları oluşturmak için oksidatif fotokimyasal dönüşümler yöntemlerini kullandı. Bu fotokimyasal dönüşümlerden biri, bir heterosiklikle moleküler oksijenin reaksiyonunu içeriyordu ve bu reaksiyon Yale Üniversitesi’nden Harry Wasserman tarafından 1960’larda ilk kez incelenmişti.
Son olarak, Herzon ve ekibi, moleküllerin yapısını görselleştirmeye yardımcı olmak için mikrokristal elektron difraksiyonu (MicroED) analizini kullandı. Herzon, bu bağlamda geleneksel yapı belirleme yöntemlerinin yetersiz olduğunu belirtti.
Yeni yaklaşımın sonucu, terapötik potansiyele sahip sekiz yeni sentetik molekül ve gelecekte daha fazla yeni kimyanın vaadi oldu.
Yeni çalışmanın eş-birincil yazarları, Yale kimya lisans öğrencileri Brandon Alexander ve Noah Bartfield’dır. Ortak yazarlar, Yale kimya lisans öğrencisi Vaani Gupta; Yale X-ışını kristalografisi uzmanı ve Kimya Bölümü’nde öğretim görevlisi olan Brandon Mercado; ve Rigaku Americas Corporation’dan Mark Del Campo’dur.
Araştırma, Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklenmiştir.