Цепафунгин – ензими създават синтетична версия на естествена противоракова съставка

Учени решават да включат ензимите при създаването на сложна, но обещаваща естествена съставка, която се бори с рака, наречена цепафунгин. Те разработват процес от 9 стъпки за нейното производство.

Ханс Рената и Александър Адибекян, химици от центъра „Scripps Research“, откриват ефективен начин да създадат синтетичен вариант на ценната натурална съставка, наречена цепафунгин I (Cepafungin I), която дава добри резултати при лечение на рак. Така те успяват да разберат как точно бактериалната секреция всъщност блокира протеиновия комплекс, наречен протеазома – стратегия, използвана при много от онколекарствата за унищожаване на туморни клетки. Учените откриват, че цепафунгин I се свързва не на едно, а на две места с протеазомата, което дава по-добри резултати. Докладът им е публикуван в списание „Cell Chemical Biology.“

Рената пояснява: „Тъй като цепафунгинът е способен да активира протеазомата на две места, ефектът е още по-впечатляващ. Стана ясно, че това вещество предизвиква много на брой сходни биологични реакции, както действа например одобреният от Агенцията за контрол на храните и лекарствата лекарствен препарат бортезомиб, но с по-малко нежелани странични ефекти за пациентите.“

Да се възползваш от законите на природата в лабораторни условия

За първи път цепафунгин I привлича вниманието на учените като ефикасно противогъбично средство. По-късно те откриват, че той може да подпомага и борбата с рака. Цепафунгинът убива туморните клетки, като се свързва с протеазомата, протеинов комплекс, отговорен за „почистване на отпадъчния продукт“ от клетките. Когато се блокира функцията на протеазомата, клетките умират заради произведения от самия тях отпадъчен продукт, който не е отстранен навреме.

Производството обаче на по-голямо количество от веществото, за да се изследва детайлно неговото действие, както и за широкото му приложение като медикамент, се оказва трудоемко заради твърде сложната му молекулярна структура. На химично ниво учените полагат усилия да пресъздадат идентична структура, но с възможно най-малко стъпки, което да спести средства и време. Задача не е никак лесна.

Химиците от центъра „The Scripps Research“ успяват да се справят с предизвикателството и да синтезират веществото само в 9 стъпки. За сравнение, подобно съединение, известно като глидобактин А (glidobactin A), е било синтезирано в 21 стъпки през 1992 година, което за времето си е било истинско постижение.

Екипът успява да съкрати процеса, като използва определени ензими, позволяващи да се изгради конкретна аминокиселина с много важна роля в състава на веществото. Впоследствие учените въвеждат по-различни химични подходи, с които да опростят изграждането на другите части на молекулата. Включително на липид с разклонения, който по-късно разбират, че допринася много за големия ефект на цепафунгина. Александър Аматуни, участник в изследването, споделя, че техният подход им спестява наистина много стъпки, труд и време при синтеза на крайния продукт, в сравнение с класическите методи в химията.

Другите предимства на новаторския подход

След създаването на веществото учените откриват, че освен добрия ефект при унищожаване на туморни клетки, то няма и някои от нежеланите реакции спрямо други протеини в клетките, което го прави още по-атрактивно при евентуално включване в състава на бъдещ антитуморен лекарствен препарат.

От Агенцията за контрол на храните и лекарствата са одобрени три протеазома инхибитори – бортезомиб, карфилзомиб и иксазомиб, за лечение на мултиплен миелом. Адибекян пояснява, че те обаче имат сериозни странични ефекти, а раковите клетки с времето могат да станат резистентни на тяхното действие. Откритията на екипа стават възможни благодарение и на тясното сътрудничество на лаборатории с различни експертизи и сфера на работа.

Успехът се дължи на комбинацията между две допълващи се технологични платформи – хемоензимен синтез и хемопротеомика. Учените възнамеряват да продължат с пресъздаването на структурата на подобни молекули, които да участват в състава на лекарствени препарати за по-ефикасно лечение на ракови заболявания. Разработените от тях методи им дават свобода да променят в бъдеще различни части от структурата на една молекула с относително голяма лекота.

Вижте повече за Цепафунгин в https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Cepafungin-I