Một thách thức đáng kể đối với các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực khoa học vật liệu và phát hiện thuốc là ngay cả những thay đổi nhỏ nhất trong cấu trúc phân tử cũng có thể làm thay đổi hoàn toàn chức năng của nó. Trong quá khứ, việc thực hiện những điều chỉnh này đồng nghĩa với việc các nhà nghiên cứu phải tổng hợp lại phân tử mục tiêu từ đầu - một quá trình tốn thời gian và tốn kém, tương tự như việc phải phá bỏ cả một ngôi nhà chỉ để di chuyển một chiếc đèn.

Trong một khám phá thú vị được công bố gần đây trên tạp chí Nature, các nhà hóa học tại MIT do Giáo sư Alison Wendlandt dẫn đầu đã phát triển một kỹ thuật chính xác cho phép các nhà khoa học di chuyển liền mạch các nhóm chức rượu từ một vị trí trên phân tử đến một vị trí lân cận. Quá trình này giúp tránh việc phải xây dựng lại toàn bộ cấu trúc và là kết quả của sự hợp tác kéo dài nhiều năm với Bristol Myers Squibb.

Tái định vị nhóm chức năng

Sử dụng một phân tử nhạy sáng đặc biệt gọi là decatungstate làm chất xúc tác, phản ứng kích hoạt quá trình “di chuyển” có kiểm soát cao của nhóm hydroxyl. Quá trình này có tính dự đoán cao, đảm bảo phân tử giữ nguyên hình dạng và định hướng 3D chính xác trong suốt quá trình di chuyển.

Khả năng thực hiện những điều chỉnh cấu trúc tinh tế mà không cần lãng phí nguyên liệu cho quá trình tổng hợp "từ đầu" đã loại bỏ một trở ngại chính đã tồn tại lâu nay trong lĩnh vực này. Hơn nữa, vì phản ứng đủ nhẹ nhàng để tác động lên các cấu trúc phức tạp, gần như hoàn thiện, nó đóng vai trò là một công cụ tinh chỉnh mạnh mẽ cho các ứng cử viên thuốc ở giai đoạn cuối.

Chỉnh sửa chính xác để mở khóa các thiết kế hóa học mới

Khi kết hợp với các phương pháp hóa học hiện có, công cụ này cung cấp những con đường mới để tạo ra các cấu trúc phân tử và mô hình oxy hóa phức tạp mà trước đây không thể thực hiện được.

“Chiến lược di chuyển rượu này cho phép điều chỉnh chính xác vị trí của các nguyên tử oxy ở cấp độ phân tử”, Qian Xu, đồng tác giả chính của bài báo và là nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại nhóm Wendlandt, cho biết. “Với khả năng dự đoán được tính chọn lọc lập thể và vị trí, cùng với khả năng thao tác ở giai đoạn cuối, nó mang đến cơ hội hấp dẫn để sửa đổi các sản phẩm tự nhiên và phân tử thuốc thông qua quá trình 'chỉnh sửa'”.

Tóm lại, công cụ chỉnh sửa chính xác này có tiềm năng cải thiện đáng kể hiệu quả của các chiến dịch thiết kế phân tử, đẩy nhanh quá trình phát triển các loại dược phẩm, vật liệu và hóa chất nông nghiệp mới.