Los químicos logran un gran avance: editar moléculas en lugar de reconstruirlas
La investigación farmacológica moderna permite realizar pruebas sencillas con cientos de variantes de una molécula
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Durante más de cien años, los químicos han estado construyendo moléculas complejas paso a paso: enlace a enlace, átomo a átomo. Pero, ¿y si, en lugar de volver a ensamblar minuciosamente las moléculas, se pudieran «reescribir» directamente? Esto es precisamente lo que ha logrado ahora un equipo de investigación dirigido por el químico orgánico Nuno Maulide, de la Universidad de Viena. En un artículo publicado recientemente, los investigadores describen un método que permite transformar de forma directa y selectiva una de las clases de moléculas más importantes de la química —denominadas N-metilaminas— en estructuras significativamente más complejas. Esto sienta las bases para la investigación farmacológica moderna: con el nuevo método, se pueden preparar fácilmente cientos de variantes de una molécula. El trabajo se ha publicado en Nature Chemistry.
«Las aminas están en todas partes. Proteínas, fármacos, neurotransmisores: prácticamente todos los procesos biológicos dependen de las aminas. Esto hace que la capacidad de modificar directa y selectivamente tales estructuras sea aún más importante», afirma Uroš Vezonik, estudiante de doctorado del grupo de Maulide en la Universidad de Viena y coautor principal del estudio. «Las aminas, con sus propiedades especiales, son componentes esenciales de todas las estructuras de la vida. Y dado que los organismos interactúan tan bien con las aminas, las aminas no naturales también suelen tener un impacto significativo en los sistemas biológicos», añade Nuno Maulide.
Editar moléculas en lugar de reconstruirlas
En el centro del trabajo se encuentra un problema que ha ocupado a la química sintética durante décadas: la modificación selectiva de las denominadas N-metilaminas secundarias, compuestos en los que un átomo de nitrógeno (amina) lleva un grupo metilo (CH₃). Estas estructuras se encuentran en innumerables fármacos y moléculas biológicamente activas.
Hasta ahora, su modificación selectiva solía requerir síntesis complejas de múltiples pasos o el uso de catalizadores metálicos sensibles. El nuevo método adopta un enfoque fundamentalmente diferente: en lugar de reconstruir completamente moléculas complejas, solo se intercambia una pequeña parte de la molécula, una especie de «corrección de texto» molecular. Para ello, los investigadores utilizan alquenos simples, compuestos de hidrocarburos fácilmente disponibles, para sustituir directamente el grupo metilo de una amina por fragmentos significativamente más complejos. El equipo denomina a este principio «Alkyl Swap». «Lo fascinante es la simplicidad», explica Daniel Kaiser, de la Universidad de Viena, coautor del estudio. «Se pueden modificar moléculas muy complejas en un punto muy específico sin alterar el resto de la molécula».
«Química de bañera»: una nueva reacción en condiciones sorprendentemente suaves
Es especialmente notable la solidez de la reacción. Muchos métodos modernos para funcionalizar aminas requieren condiciones estrictamente libres de agua y oxígeno, fotocatalizadores especiales o reactivos sensibles. La nueva reacción, por el contrario, funciona en condiciones sorprendentemente sencillas, por lo que Maulide la denomina «química de bañera». «La reacción es tan sencilla que, en teoría, incluso se podría llevar a cabo en una bañera (con calefacción)», explica Maulide. «Por supuesto, seguimos recomendando un laboratorio», bromea.
Giulia Iannelli, coautora principal y antigua investigadora posdoctoral del grupo de Maulide, confirma: «Esto nos permite funcionalizar aminas complejas que no podrían transformarse de esta manera con ningún otro método conocido. Eso es lo que hace que este proceso sea tan valioso».
Un avance para la investigación farmacológica moderna
Para demostrar la eficacia del método, el equipo probó la reacción en una variedad de moléculas de relevancia farmacológica. Entre ellas se encontraban derivados de fármacos bien conocidos como la fluoxetina, la duloxetina, la sertralina, la atomoxetina y el citalopram. Además, sintetizaron con éxito varios fármacos de importancia comercial en un solo paso de reacción.
El método también demostró ser adecuado para la modificación en fases avanzadas de moléculas farmacológicas complejas, reacciones de funcionalización de péptidos, la síntesis de conjugados de péptidos y fármacos, y la producción rápida de bibliotecas moleculares de relevancia médica. En la investigación farmacológica moderna, donde a menudo es necesario probar cientos de variantes de una molécula, esta estrategia podría ofrecer ventajas significativas.
Una nueva forma de pensar en la química sintética
La importancia de este trabajo radica no solo en la reacción específica, sino también en la lógica subyacente. Mientras que las síntesis clásicas de aminas suelen basarse en aldehídos y agentes reductores, el nuevo método utiliza alquenos simples como materiales de partida estables y fácilmente disponibles.
«Lo que más nos entusiasma es la nueva forma de pensar que permite este método», afirma Maulide. «De repente, moléculas que antes eran extremadamente difíciles de sintetizar se vuelven mucho más accesibles». Lo que parece engañosamente sencillo sobre el papel —una amina, un alqueno y formaldehído en un recipiente de reacción— podría, por tanto, consolidarse como un importante paso adelante para la edición molecular moderna.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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