Keserű György Miklós (szerk.)

Gyógyszerkémia


4.3.2.3. Fragmensek szintézise és válogatása

A fragmensek szintéziséről nagyon keveset lehet megtudni az irodalomból, mivel mint már említettük, a legtöbb könyvtár elsősorban kereskedelmileg kapható molekulákból áll össze. A finomvegyszerek forgalmazásával foglalkozó cégek leginkább egyéb tevékenységük során intermedierként vagy esetenként végtermékként előállított molekulákat árulnak fragmensként, tehát azok nem egy megtervezett fragmensszintézis-program elemeiként születtek meg. A kereskedelemben kapható, olcsónak számító fragmenseket és ezekhez hasonló molekulákat nem érdemes szintetizálni, mert az egyenkénti szintézisek munkaköltsége nagymértékben meghaladhatja a beszerzés költségeit. A fragmensek párhuzamos szintézise nem könnyű, sőt sokkal nehezebb, mint hasonló megoldással gyógyszerszerű molekulákhoz jutni különösen akkor, ha tényleges fizikokémiai tulajdonságaik ismeretlenek. A fragmensek kis mérete ugyanis általában nem ad lehetőséget a klasszikus könyvtárszintézisekben megszokott és eredményes „alapváz + reagensmegközelítés alkalmazására. Az alapváz ugyan egyéni szintézist kíván, de utána a megfelelően előkészített funkciós csoportokon keresztül azt gyorsan, akár robotok segítségével is változatos struktúrájú molekulakönyvtárrá lehet alakítani, ami összességében az egy anyagra jutó fajlagos előállítási költség jelentős csökkenéséhez vezet. A megközelítés fragmensszempontból azzal a hátránnyal bír, hogy az alapváz és a közvetlenül kapcsolódó atomok összes tömege a fragmenstartomány felső határa közelébe tolódhat nem sok helyet hagyva a reagenseknek, vagy más néven építőelemeknek a könyvtár diverzitásának biztosításához.
Ha az egyéni szintézisek és a klasszikus alapvázalapú könyvtárszintézis nem előnyös, akkor milyen megközelítést érdemes fragmensek könyvtárak kiterjesztésére vagy dúsítására alkalmazni? Az egyik eredményes stratégia a fragmensek két vagy több részből való felépítése lehet, amelynek során párhuzamosan is kivitelezhető 1-2 lépéses kémiai reakciókat alkalmazunk. Ilyen kémiai reakció például az előző fejezetben részletesen kifejtett amidkötés kialakítása, többkomponensű reakciók, kondenzációk stb. Lényeges szempont azonban, hogy a kialakított fragmensmolekulákban a közös elem (például az amidkötés) a teljes molekula alapvázának viszonylag kis részét foglalja el, hogy így a kialakuló könyvtárhoz tartozó molekulák változatossága biztosítható legyen. Szintén javasolható stratégia a kitüntetett alszerkezetek (privileged substructures) párhuzamos kémiai módszerekkel is kivitelezhető kémiai átalakításokkal történő változatos módosítása. A kitüntetett szerkezeti elemek így teljesen vagy részben megmaradnak, de változatos farmakofórkörnyezetbe kerülve diverz fragmenseket eredményeznek, amelyek emiatt csak különböző fehérjék zsebeivel léphetnek kölcsönhatásba.
A fragmensek szintézise során a fragmensmolekulák tulajdonságaiból eredendően további kihívásokkal kell számolni. A molekulák kisebbek, mint amihez a hagyományos gyógyszerkutatásban dolgozó vegyészek és analitikusok hozzászoktak, ezért tisztításuk a rendelkezésre álló nagy áteresztőképességű HPLC-s módszerekkel sem egyszerű. A szűréshez szükséges nagy koncentráció miatt a legtöbb fragmens vízoldhatósága magas, az erősen hidrofil molekulákat viszont a szokványos fordított fázisú HPLCoszlopok nem vagy csak kicsit tartják vissza, ezért ha a szennyeződések is hidrofilek, a tisztítás könnyen sikertelen lehet. Az UV-kromofórral nem rendelkező fragmensek további kihívással szolgálnak, mert a megszokott UV- detektorok számára láthatatlanok maradnak és kis méretük következtében az ELSD (Evaporative Light Scattering Detector) technológia sem tudja észlelni őket. Ezekhez a fragmensekhez ezért tömegspektrométer vagy nitrogéndetektor szükséges. Ha a tisztítás sikeres, akkor a következő nehézséget a vizes mobil fázis eltávolításához használt magas vákuum jelentheti, mivel a fragmensmolekulák kis tömegüknek köszönhetően viszonylag könnyen elpárologhatnak vagy szublimálhatnak.
A fragmensek szintézisre történő kiválasztását általában egy számítógéppel segített szűrési folyamat előzi meg, amelynek során a szintézis termékeként szóba jöhető molekulákat virtuálisan generáljuk, majd fragmenstulajdonságokra szűrjük. A leggyakrabban alkalmazott tulajdonságok a korábban részletezett RO3-paraméterek, de számos kutatócsoport ezeket saját szűrési paraméterekkel is kiegészíti. Ezek között találunk oldhatósági kívánalmakat, poláris molekulafelszínt (PSA), a nehéz atomok számát, a forgatható kötések számát, a gyűrűk, illetve aromás gyűrűk számát, valamint a nemkívánatos funkciós csoportok listáját. A virtuális fragmenskönyvtárat a szűrőkön sikeresen átment molekulák képezik, amiből szintézisre többféle szempont alapján válogathatunk. Elterjedt, hogy általános célra diverzitásalapon történik a válogatás, míg fókuszált könyvtárakat a biológiai célpont által definiált kívánatos tulajdonságokkal, farmakofórmodellel vagy szerkezetalapú módszerek segítségével tovább szűrünk (lásd 4.6. fejezet). Alternatív módszerként a már korábban említett újabb SpotXplorer-technológia is lehetőséget nyújt fókuszált könyvtárak létrehozására, amennyiben csak a célpont-fehérjeosztály(ok) szerkezeteit használjuk a farmakofórklaszterek meghatározására (4.3.8. ábra, Bajusz és mtsai, 2021). A válogatást befolyásolhatja az egyes fragmensek szintetizálhatósága, reagenseik reakcióképessége és ára, valamint a szintézistervbe való beilleszthetőségük. Az utóbbi három faktor kivételével hasonló módszerekkel válogathatunk kereskedelmileg kapható fragmensek közül is.

Gyógyszerkémia

Tartalomjegyzék


Kiadó: Akadémiai Kiadó

Online megjelenés éve: 2026

ISBN: 978 963 664 145 0

A kötet az Akadémiai Kiadónál 2011-ben Gyógyszerkutatás kémiája címen megjelent kézikönyv hagyományaira alapozva a kismolekulás gyógyszerkutatás eszköztárára és módszertanára fókuszál. Újdonságot jelent a magyar nyelvű szakirodalomban, hogy a modern gyógyszerkémiai felfogásnak megfelelően nem pusztán a meglévő gyógyszerkincs kémiáját mutatja be, hanem betekintést enged a kismolekulás gyógyszerek felfedezésének stratégiájába is.

Hivatkozás: https://mersz.hu/keseru-gyogyszerkemia//

BibTeXEndNoteMendeleyZotero

Kivonat
fullscreenclose
printsave