Des chercheurs ont découvert un moyen de concevoir des médicaments efficaces en donnant au composé une orientation 3D correcte, ce qui est important pour son activité biologique.
Les progrès en matière de soins de santé reposent sur la compréhension de la biologie des maladies , le développement de techniques et de médicaments pour un diagnostic précis et, enfin, le traitement de ces maladies. Après des décennies de recherche, les scientifiques ont acquis une compréhension des mécanismes complexes impliqués dans certaines maladies, ce qui a conduit à de nombreuses découvertes. Cependant, de nombreux défis persistent lorsqu'il s'agit de trouver et de développer un nouveau médicament offrant une approche thérapeutique novatrice. Nous ne disposons toujours d'aucun médicament ni d'aucune méthode pour combattre de nombreuses maladies. Le parcours qui mène de la découverte d'un médicament potentiel à son développement est non seulement complexe, long et coûteux, mais il arrive parfois, même après des années d'études, que les résultats soient décevants et que tous les efforts soient réduits à néant.
La conception de médicaments basée sur la structure est aujourd'hui un domaine prometteur où de nouveaux médicaments ont déjà fait leurs preuves. Ceci est rendu possible par l'abondance et la croissance constante des informations génomiques, protéomiques et structurales disponibles pour l'être humain. Ces informations ont permis d'identifier de nouvelles cibles et d'étudier les interactions entre les médicaments et leurs cibles. La cristallographie aux rayons X et la bioinformatique ont fourni une mine d'informations structurales sur les cibles médicamenteuses . Malgré ces progrès, un défi majeur dans la découverte de médicaments réside dans la capacité à contrôler avec une précision extrême la structure tridimensionnelle (3D) des molécules – les médicaments potentiels. Ces contraintes constituent un frein important à la découverte de nouveaux médicaments.
Dans une étude publiée dans la revue Science , une équipe de chercheurs du Graduate Center de la City University of New York a mis au point une méthode permettant de modifier la structure 3D des molécules chimiques plus rapidement et avec une plus grande fiabilité lors du processus de découverte de médicaments. Cette équipe s'appuie sur les travaux du prix Nobel Akira Suzuki, chimiste qui a développé des réactions de couplage croisé démontrant la possibilité de lier deux atomes de carbone grâce à des catalyseurs au palladium. Sa découverte initiale a permis aux chercheurs de concevoir et de synthétiser plus rapidement de nouveaux candidats médicaments, mais elle se limitait à la synthèse de molécules planes en 2D. Bien que ces nouvelles molécules aient été utilisées avec succès dans le domaine médical et industriel, la méthode de Suzuki ne permettait pas de manipuler la structure 3D d'une molécule lors de la conception et du développement d'un nouveau médicament.
La plupart des composés biologiques utilisés dans le domaine médical sont des molécules chirales, ce qui signifie que deux molécules sont des images miroir l'une de l'autre bien qu'elles puissent avoir la même structure 2D - comme une main droite et une main gauche. De telles molécules miroirs auront un effet biologique et une réponse différents dans le corps. Une image miroir pourrait être médicalement bénéfique tandis que l'autre pourrait avoir un effet néfaste. Un excellent exemple de ceci est la tragédie de la thalidomide dans les années 1950 et 1960 lorsque la thalidomide a été prescrite aux femmes enceintes comme sédatif sous la forme de ses deux images miroir, une image miroir était utile mais l'autre a causé des malformations congénitales dévastatrices chez les bébés nés. à ces femmes qui ont consommé la mauvaise drogue. Ce scénario confère une importance au contrôle de l'alignement des atomes individuels qui constituent la structure 3D d'une molécule. Bien que les réactions de couplage croisé de Suzuki soient utilisées de manière routinière dans la découverte de médicaments, le vide reste à combler dans la manipulation de la structure 3D des molécules.
Cette étude visait à réaliser un contrôle qui aiderait à former sélectivement les images miroir d’une molécule. Les chercheurs ont conçu une méthode pour orienter soigneusement les molécules dans leurs structures 3D. Ils ont d’abord développé des méthodes statistiques permettant de prédire le résultat d’un processus chimique. Ensuite, ces modèles ont été appliqués pour développer des conditions appropriées dans lesquelles la structure moléculaire 3D pourrait être contrôlée. Au cours de la réaction de couplage croisé catalysée par le palladium, différents additifs de phosphine sont ajoutés, ce qui influence la géométrie 3D finale du produit de couplage croisé et la compréhension de ce processus était cruciale. Le but ultime était soit de conserver l’orientation 3D de la molécule de départ, soit de l’inverser pour produire son image miroir. La méthodologie doit « sélectivement » conserver ou inverser la géométrie de la molécule.
Cette technique peut aider les chercheurs à créer des bibliothèques de nouveaux composés structurellement divers tout en étant en mesure de contrôler la structure ou l'architecture 3D de ces composés. Cela permettra une découverte et une conception plus rapides et efficaces de nouveaux médicaments et médicaments. La découverte et la conception de médicaments basés sur la structure ont un potentiel inexploité qui peut être utilisé pour découvrir de nouveaux médicaments. Une fois qu'un médicament est découvert, il reste encore un long chemin à parcourir entre le laboratoire et les essais sur les animaux et enfin les essais cliniques sur l'homme, après quoi le médicament est disponible sur le marché. L'étude actuelle fournit une base solide et un point de départ approprié pour le processus de découverte de médicaments.
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Sources)
Zhao S et al. 2018. Formation de liaisons C–C énantiodivergentes catalysée par le palladium grâce à la paramétrisation du ligand. Science . https://doi.org/10.1126/science.aat2299
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