Wirkstoffentwicklung: Isotopen als Beschleuniger

1. September 2015
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Ein neues Isotopen-Markierungsverfahren will die Wirkstoffentwicklung beschleunigen, indem es hochwirksame und wenig toxische Wirkstoff-Kandidaten frühzeitig identifiziert. Ausmaß und Zahl an In-vivo-Studien sollen effizienter durchgeführt werden können.

Aktuell werden weniger als zehn Prozent der Wirkstoff-Kandidaten, die in die klinische Phase eintreten, auch vermarktet. Die Fristen für die Markteinführung verlängern sich und verursachen immer höhere Entwicklungskosten verursacht. Eine mögliche Lösung besteht darin, Wirkstoff-Kandidaten, die die höchste Wirksamkeit und die geringste Toxizität aufweisen, frühzeitig während der ersten Entwicklungsphase zu identifizieren. Dazu müssen die Moleküle markiert werden, um ihre Aktivität im Organismus zu verfolgen.

Eine Methode besteht darin, bestimmte Atome durch ihre Isotope zu ersetzen, was sie zu markierten Molekülen macht. So kann zum Beispiel Wasserstoff (H), der in nahezu allen organischen Molekülen des Menschen vorkommt, durch Deuterium oder Tritium ersetzt werden. Die Einbringung von Deuterium oder Tritium an eine bestimmte Stelle eines Moleküls ist jedoch komplex. Die schnelle, preiswerte und umweltfreundliche Synthese von markierten Molekülen gehört damit zu den eigentlichen Herausforderungen.

Ruthenium-Nanopartikel für den Isotopenaustausch

Forscher der CEA haben gemeinsam mit Forschern des Labors für Physik und Chemie von Nano-Objekten (CNRS/INSA Toulouse/Universität Paul Sabatier) und des Labors für Chemie und Koordination (CNRS) eine Markierungsmethode „durch C-H-Aktivierung“ entwickelt. Mit Hilfe der „C-H-Aktivierung“ kann ein Kohlenstoffatom, das mit einem Wasserstoffatom verbunden ist, durch andere Atome ersetzt werden.

Für diese Methode werden Ruthenium-Nanopartikel genutzt, deren Oberfläche mit Deuterium getränkt ist. Sie ist auf komplexe und zerbrechliche Moleküle anwendbar. Die Forscher haben gezeigt, dass die Nanopartikel einen Isotopenaustauch auf einem chiralen Kohlenstoffatom umsetzen können, ohne die dreidimensionale Struktur des Moleküls zu verändern. Sie haben auch mittels einer Computerchemie-Studie den zugrunde liegenden Reaktionsmechanismus des Verfahrens aufgeklärt. Die Markierungstechnik könnte auch auf andere Bereiche der Grundlagenforschung, der pharmazeutischen Chemie und der Materialien angewandt werden.

Originalpublikation:
Enantiospecific C‒H Activation using Ruthenium Nanocatalysts

Taglang, Celine et al.; Angewandte Chemie, 1. September 2015

 

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Forschung, Medizin

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