La sintesi chimica automatizzata utilizzando la “chimica del clic” ha prodotto una nuova promettente classe di composti antibiotici, offrendo potenzialmente una soluzione alla crescente crisi dei batteri resistenti ai farmaci. I ricercatori dell’Università di York hanno utilizzato sistemi robotici per creare e testare rapidamente oltre 600 complessi metallici, identificandone diversi che mostrano una potente attività antibatterica con livelli di tossicità accettabili. Questo approccio rappresenta un cambiamento significativo rispetto alla tradizionale ricerca sugli antibiotici, che si è concentrata in gran parte sulle molecole a base di carbonio.
La crescente minaccia della resistenza agli antibiotici
L’emergere di batteri resistenti ai farmaci esistenti è un problema critico per la salute pubblica. Gli antibiotici esistenti stanno diventando inefficaci e richiedono un’urgente esplorazione di nuovi spazi chimici. Per decenni la ricerca si è concentrata sui composti organici, lasciando in gran parte intatte le strutture a base metallica. Questi complessi metallici offrono un netto vantaggio: le loro forme tridimensionali uniche presentano nuovi percorsi di interazione con bersagli batterici, aggirando potenzialmente i meccanismi di resistenza esistenti.
Come è avvenuta la svolta: “Click Chemistry” e automazione
Il gruppo di ricerca, guidato da Angelo Frei, ha utilizzato una strategia di sintesi ad alto rendimento. Hanno utilizzato un robot per la manipolazione dei liquidi per eseguire la “chimica del clic”, una reazione altamente efficiente che combina rapidamente molecole di azide e alchino per formare anelli di azoto stabili. Questo metodo ha consentito al team di generare una vasta libreria di complessi metallici in una sola settimana. Il processo prevedeva la combinazione di 192 diversi ligandi organici con cinque metalli diversi, ottenendo 672 composti unici.
Risultati chiave: l’iridio e il renio mostrano una promessa
Lo screening iniziale ha rivelato che i composti contenenti iridio e renio presentavano la più forte attività antibatterica contro lo Staphylococcus aureus, un’infezione comune e pericolosa contratta in ospedale. Oltre la metà dei composti di iridio e renio hanno dimostrato inibizione della crescita, con livelli di tossicità variabili. Dopo un’ulteriore purificazione, un complesso di iridio si è distinto, mostrando un livello di attività da 50 a 100 volte maggiore della sua tossicità per le cellule umane.
Il percorso da seguire: stabilità, sicurezza e sperimentazioni cliniche
Sebbene promettenti, questi risultati sono ancora preliminari. Esperti come Mark Blaskovich sottolineano la necessità di test rigorosi per garantire proprietà simili ai farmaci: stabilità chimica ed effetti minimi fuori bersaglio. La fase successiva richiede studi in vivo (modelli animali) seguiti da studi clinici sull’uomo per confermare la sicurezza e l’efficacia. Il team prevede inoltre di incorporare l’intelligenza artificiale, utilizzando l’apprendimento automatico per prevedere le strutture più promettenti per la sintesi futura.
L’automazione di questo processo ha il potenziale per rivoluzionare la scoperta degli antibiotici, abbreviando i tempi di sviluppo ed espandendo la ricerca di nuove soluzioni alla resistenza agli antibiotici.
In definitiva, questa ricerca dimostra il potere di combinare una chimica all’avanguardia con sistemi automatizzati per affrontare una delle sfide più urgenti della medicina moderna.
