Estação de trabalho robótica integrada usada no Centro de Triagem Biomolecular da EPFL para realizar a síntese combinatória de macrociclos e subsequentes ensaios de triagem baseados em alvo de alto rendimento. Crédito:Antoine Gibelin (EPFL)
Cientistas da EPFL desenvolveram um novo método para sintetizar e rastrear milhares de compostos macrocíclicos, uma família de produtos químicos de grande interesse na indústria farmacêutica. O estudo é publicado em Avanços da Ciência .
Os compostos macrocíclicos são moléculas em forma de anel feitas conectando duas extremidades de moléculas lineares. Uma de suas propriedades únicas e interessantes é que sua configuração cíclica reduz sua flexibilidade, o que significa que os macrociclos precisam de menos energia para ligar os alvos do que as pequenas moléculas convencionais.
Na verdade, macrociclos mostram uma grande capacidade de ligar alvos difíceis que têm planos, superfícies inexpressivas. Isso despertou um enorme interesse na indústria farmacêutica, que está particularmente interessada em compostos macrocíclicos com um peso molecular abaixo de 1 KDa, que seria pequeno o suficiente para cruzar a membrana celular e atingir alvos de doença intracelular, por exemplo. proteínas ou mesmo genes na célula.
Ainda, há um obstáculo:não existem bibliotecas ou métodos de macrociclos adequados o suficiente para gerar esses pequenos macrociclos. As bibliotecas de compostos que as empresas farmacêuticas usam hoje em telas de alto rendimento contêm de 1 a 2 milhões de moléculas diferentes, mas essas são principalmente pequenas moléculas clássicas e apenas um punhado são macrocíclicos reais - no máximo, apenas algumas centenas. Este é um número muito pequeno para as telas produzirem bons resultados ao pesquisar possíveis candidatos a medicamentos contra alvos de doenças desafiadores.
Agora, cientistas da EPFL descobriram uma maneira de gerar bibliotecas com mais de 9, 000 de moléculas macrocíclicas abaixo de 1 KDa, todos com alta diversidade estrutural. "Inicialmente, o que queríamos fazer é gerar medicamentos macrocíclicos disponíveis por via oral ou permeáveis às células, "diz o professor Christian Heinis, cujo laboratório conduziu o estudo.
Estruturas químicas das estruturas macrocíclicas que ilustram a grande diversidade estrutural das bibliotecas de compostos macrocíclicos recém-geradas. Crédito:Dr. Sangram Kale (Heinis lab, EPFL)
As bibliotecas foram geradas por "ciclização" de peptídeos lineares curtos em combinação com diversos reagentes de ligação, que promovem a ligação química. Os rendimentos das reações de macrociclização revelaram-se tão eficientes que não houve necessidade de purificação. E em um grande avanço, o novo método também levou à descoberta de reações de macrociclização surpreendentemente eficientes com base na ligação de grupos tiol e amino de peptídeos curtos.
O trabalho foi apoiado pelo Biomolecular Screening Facility (BSF) da EPFL, liderado por Gerardo Turcatti. "A EPFL já desenvolveu os processos de manipulação de líquidos para realizar a síntese combinatória e para rastrear as bibliotecas de compostos macrocíclicos, ", diz ele. A triagem identificou ligantes de diferentes alvos de doenças, incluindo inibidores de trombina, um alvo importante dos distúrbios da coagulação. A análise da estrutura de raios-X de um inibidor de trombina por parceiros na Itália mostrou um ajuste confortável do macrociclo ao seu alvo.
O laboratório de Heinis está agora desenvolvendo ainda mais a abordagem de síntese de macrociclos, a fim de rastrear bibliotecas combinatórias ainda maiores. Trabalhando em estreita colaboração com a BSF com o apoio da NCCR Chemical Biology, a próxima etapa é gerar inibidores macrocíclicos de interações proteína-proteína intracelular, para o qual atualmente não temos bons inibidores.
