Um LED azul brilha em um frasco contendo água pesada, um composto farmacêutico, e um catalisador ativado por luz. A nova abordagem fotocatalítica de David MacMillan de Princeton transforma um processo de vários meses em uma etapa de um dia, acelerando a chegada de novos medicamentos ao mercado. Crédito:David MacMillan / Princeton University
A radioatividade pode ter uma má reputação, mas desempenha um papel crítico na pesquisa médica. Uma nova técnica revolucionária para criar moléculas radioativas, foi pioneira no laboratório do professor de química de Princeton David MacMillan, tem o potencial de trazer novos medicamentos aos pacientes muito mais rápido do que antes.
"Sua droga média leva de 12 a 14 anos para chegar ao mercado, "disse MacMillan, o distinto professor de química da Universidade James S. McDonnell. "Portanto, tudo o que podemos fazer para pegar esse prazo de 14 ou 12 anos e comprimi-lo vai trazer vantagens para a sociedade, porque leva medicamentos para as pessoas - para a sociedade - muito mais rápido. "
Todo medicamento novo em potencial precisa passar por testes para confirmar se ele afeta a parte do corpo que deve afetar. "Está indo para o lugar certo? O lugar errado? O lugar certo e o lugar errado?" MacMillan perguntou.
Traçar o caminho de uma substância química que se dissolve na corrente sanguínea apresentou um sério desafio, mas um que os radioquímicos resolveram anos atrás trocando átomos individuais por substitutos radioativos. Feito isso, "as propriedades da molécula - da droga - são exatamente as mesmas, exceto que são radioativas, e isso significa que você pode rastreá-los realmente, muito bem, "MacMillan disse.
Mas isso introduziu um novo problema.
"Colocar esses átomos radioativos na droga não é uma coisa trivial, "disse ele." As pessoas se desenvolveram muito, às vezes por um mês, dois meses, sequências de três meses apenas para obter uma pequena quantidade de uma substância com alguns átomos radioativos. "
Mas agora ele e seus colegas encontraram uma maneira melhor, com base em seu trabalho usando luzes LED azuis e catalisadores que respondem à luz, conhecidos como fotocatalisadores. Sua pesquisa foi publicada online no jornal Ciência em 9 de novembro.
"Foi uma ideia maluca! Felizmente, funcionou, "MacMillan disse." O que descobrimos foi, se você iluminar eles, poderiam esses fotocatalisadores realmente remover o átomo não radioativo e, em seguida, instalar o átomo radioativo? "
Eles poderiam.
Da esquerda:Gleevec, uma droga anticâncer, é submerso em água pesada (T2O) e banhado em luz LED azul para substituir átomos de hidrogênio por átomos de trítio (círculos verdes) em uma troca direta de isótopos de hidrogênio em uma etapa (HIE). Os médicos podem rastrear compostos radioativos no corpo usando tecnologias sofisticadas de imagem para fins de pesquisa e diagnóstico. Crédito:Yong Yao Loh, Kazunori Nagao, e David MacMillan / Princeton University
A técnica de MacMillan usa "água pesada, "que substitui o hidrogênio (H) em H2O com trítio, uma versão radioativa do hidrogênio que tem dois nêutrons extras por átomo.
"Se você simplesmente deixar sua droga sentar-se na água radioativa e iluminá-la com um catalisador, o catalisador irá remover o átomo que não é radioativo - neste caso é o hidrogênio - e substituí-lo por trítio, " ele disse.
De repente, anexar um desses rótulos atômicos leva horas em vez de meses, e a técnica funciona em muitos tipos de compostos usados com freqüência. Os pesquisadores já o testaram em 18 medicamentos disponíveis comercialmente, bem como candidatos no pipeline de descoberta de medicamentos da Merck.
Para compostos que não precisam de marcadores radioativos, o mesmo processo de uma etapa pode trocar em deutério, uma versão do hidrogênio com apenas um nêutron extra. Esses "rótulos estáveis" (com deutério) e "rótulos de rádio" (com trítio) têm inúmeras aplicações, na academia, bem como na descoberta de medicamentos.
A simplicidade desta nova abordagem tem outra implicação, disse Jennifer Lafontaine, o diretor sênior de síntese e química analítica da Pfizer em La Jolla, Califórnia, que não participou da pesquisa.
Como o processo anterior exigia muitos recursos, moléculas marcadas com deutério ou trítio muitas vezes só foram criadas para produtos químicos que estavam "bastante avançados no processo de descoberta de drogas, ", disse ela." Esta metodologia poderia, portanto, abrir a porta para o uso antecipado e expandido de rotulagem isotópica na descoberta de medicamentos, aumentando significativamente nossa capacidade de estudar candidatos a drogas em um nível mais profundo, e em uma variedade de aplicações. "
Este novo método alavanca o campo emergente da fotocatálise pioneira em Princeton e aplicado a mais um novo campo, Disse MacMillan. Também tem um valor financeiro óbvio, mas ele descartou isso.
"Ninguém está patenteando nada disso, porque queremos que esteja disponível para uso de todos, "MacMillan disse.
Esta tecnologia foi desenvolvida em colaboração com a Merck no Merck Catalysis Center de Princeton, onde o estudante de graduação de Princeton Yong Yao Loh e o pesquisador de pós-doutorado Kazunori Nagao conduziram pesquisas usando o material radioativo, disse Ian Davies, um co-autor no Ciência papel que foi o investigador principal no laboratório parceiro da Merck enquanto a pesquisa estava sendo realizada.
"Este é um ótimo exemplo de colaboração industrial Princeton que beneficia a ciência e toda a sociedade, "Davies disse.
