Автоматизований хімічний синтез із використанням «хімії клацання» призвів до створення багатообіцяючого нового класу антибіотиків, які потенційно пропонують вирішення зростаючої кризи бактерій, стійких до ліків. Дослідники з Університету Йорка використовували роботизовані системи для швидкого створення та тестування понад 600 комплексів металів, виявивши кілька, які продемонстрували потужну антибактеріальну дію з прийнятним рівнем токсичності. Цей підхід являє собою значний зсув у порівнянні з традиційними дослідженнями антибіотиків, які в основному зосереджені на молекулах на основі вуглецю.
Зростаюча загроза резистентності до антибіотиків
Поява бактерій, стійких до існуючих ліків, є критичною проблемою для охорони здоров’я. Існуючі антибіотики стають неефективними, що вимагає термінового дослідження нових хімічних просторів. Десятиліттями дослідження зосереджувалися на органічних сполуках, тоді як металовмісні структури залишалися майже недоторканими. Ці металеві комплекси пропонують явну перевагу: їх унікальні тривимірні форми забезпечують нові шляхи взаємодії з бактеріальними мішенями, потенційно обходячи існуючі механізми резистентності.
Як сталося проривне відкриття: «Хімія клацань» і автоматизація
Дослідницька група під керівництвом Анджело Фрея використовувала стратегію високопродуктивного синтезу. Вони використовували рідинного робота для виконання «хімії клацання», високоефективної реакції, яка швидко поєднує молекули азиду та алкіну, щоб утворити стабільні кільця азоту. Цей метод дозволив команді створити величезну бібліотеку комплексів металів лише за один тиждень. Процес передбачав поєднання 192 різних органічних лігандів із п’ятьма різними металами, що призвело до отримання 672 унікальних сполук.
Ключові висновки: іридій і реній демонструють багатообіцяючі результати
Початковий скринінг показав, що сполуки, що містять іридій і реній, виявляють найпотужнішу антибактеріальну дію проти Staphylococcus aureus, поширеної та небезпечної внутрішньолікарняної інфекції. Більше половини сполук іридію та ренію продемонстрували пригнічення росту зі змінними рівнями токсичності. Після подальшого очищення було виділено одну сполуку іридію, яка продемонструвала активність у 50-100 разів більшу, ніж її токсичність для клітин людини.
Шлях вперед: стабільність, безпека та клінічні випробування
Хоча результати обнадійливі, вони все ще попередні. Такі експерти, як Марк Бласковіч, наголошують на необхідності суворого тестування, щоб забезпечити лікувальні властивості — хімічну стабільність і мінімальний нецільовий вплив. На наступному етапі необхідні дослідження in vivo (моделі на тваринах), а потім клінічні випробування на людях, щоб підтвердити безпеку та ефективність. Команда також планує запровадити штучний інтелект, використовуючи машинне навчання для прогнозування найбільш перспективних структур для майбутнього синтезу.
Автоматизація цього процесу може революціонізувати відкриття антибіотиків, скоротивши терміни розробки та розширивши пошук нових рішень проблеми стійкості до антибіотиків.
Зрештою, це дослідження демонструє силу поєднання передової хімії з автоматизованими системами для вирішення однієї з найактуальніших проблем сучасної медицини.
