شیمی‌دانان پیشگام دانشگاه ییل(Yale) روش جدیدی برای ایجاد مولکول‌های ضد سرطانی امیدوارکننده ابداع کرده‌اند که آنها را از بی‌مهرگان دریایی در آب‌های استوایی تکثیر کرده‌اند.

به گزارش ایسنا، ‌شیمی‌دانان دانشگاه ییل با موفقیت روشی را برای سنتز هشت ترکیب ضد سرطانی که در ابتدا در گروهی متمایز از بی‌مهرگان دریایی به نام خزه‌زیان(bryozoans) یافت می‌شد، رمزگشایی کردند.

به نقل از آی‌ای، این کشف نشان دهنده یک نقطه عطف حیاتی در بهره‌برداری از منابع ضد سرطانی قدرتمند طبیعت است.

این ترکیبات که به دلیل ساختارهای مولکولی پیچیده خود شهرت دارند، مدتهاست شیمی‌دانان آلی را در سطح جهان به دلیل خواص ضد سرطانی امیدوارکننده مجذوب خود کرده‌اند. با این حال، تلاش‌های قبلی برای تکرار و بازآفرینی این ساختارهای پیچیده در آزمایشگاه بی‌فایده بود.

به گفته این تیم پژوهشی، پیامدهای این نقطه عطف، عمیق است و راه‌های جدیدی را برای بررسی سرطان و پیشرفت دارویی ارائه می‌دهد.

پژوهشگران با سنتز این ترکیبات که اکنون قابل دستیابی است، آماده هستند تا مکانیسم‌های عمل آنها را تجزیه و تحلیل کنند و به درمان و مبارزه با سرطان بپردازند.

پژوهشی چالش برانگیز

دانشمندان دانشگاه ییل نزدیک به سه دهه است که مجذوب یک گروه منحصر به فرد از ترکیبات ضد سرطانی کشف شده در خزه‌زیان که بی مهرگان دریایی رشد یافته در آب‌های گرمسیری هستند، شده‌اند.

این ترکیبات که با آرایش پیچیده حلقه‌های اکسید شده و اتم‌های نیتروژن شناخته می‌شوند، به دلیل ساختار متراکم و پیچیده‌شان، چالش مهمی برای شیمی‌دانان آلی در سراسر جهان ایجاد کرده‌اند و با وجود تلاش‌های گسترده، تکرار و بازآفرینی این ترکیبات در محیط‌های آزمایشگاهی یک هدف دست نیافتنی باقی مانده است.

خزه‌زیان جانورانی بی‌مهره کوچک و باهم‌زی هستند که معمولا اسکلت‌هایی از جنس کلسیم کربنات می‌سازند و در ظاهر شبیه به مرجان دریایی هستند. خزه‌زیان پالوده‌خوارند، یعنی با شاخک‌های تاج‌مانند آب را برای به ‌دست آوردن غذا از صافی خود می‌گذرانند.

تاکنون بیش از ۴۰۰۰ گونه از خزه‌زیان شناسایی شده‌اند. یک سرده از خزه‌زیان، تک‌زی است و دیگر سرده‌ها باهم‌زی هستند. بیشتر گونه‌های دریایی از خزه‌زیان در آب‌های گرمسیری زندگی می‌کنند، ولی چند گونه هم در درازگودال‌های اقیانوسی و برخی نیز در آب‌های قطبی سکونت دارند.

خزه‌زیان در سطح جهانی به عنوان یک مخزن امیدوار کننده برای کشف داروهای جدید شناخته شده‌اند. به گفته پژوهشگران، بسیاری از مولکول‌های مشتق شده از آنها به عنوان عوامل ضد سرطانی بالقوه مورد بررسی قرار گرفته‌اند که نشان دهنده اهمیت بالقوه آنها در توسعه داروهاست. با این حال، ماهیت پیچیده این مولکول‌ها اغلب مانع پیشرفت بیشتر می‌شود.

پژوهشگران در پیگیری گشایش این پتانسیل، تلاش خود را بر روی گونه‌ای از خزه‌زیان به نام Securiflustra securifrons متمرکز کردند و هدف آنها کشف ترکیبات درمانی آن بود.

ست هرزون(Seth Herzon) استاد شیمی در دانشگاه ییل و نویسنده این مطالعه می‌گوید: ما حدود یک دهه پیش روی این مولکول‌ها کار کردیم و اگرچه در آن زمان در بازآفرینی آنها موفق نبودیم، اما درباره ساختار و واکنش شیمیایی آنها بینشی به دست آوردیم که به تفکر ما کمک کرد.

رویکردی نوآورانه

هرزون و تیمش با به کارگیری یک استراتژی جدید، سه تاکتیک محوری را اجرا کردند. در ابتدا آنها ساخت یک ناجورحلقه یا حلقه هتروسیکلیک واکنشی را تا مراحل نهایی فرآیند به تعویق انداختند. این تیم تاکید می‌کند که چنین ناجورحلقه‌هایی حاوی عناصر متعدد هستند که اغلب، مشکلات واکنش‌پذیری ایجاد می‌کنند.

ترکیب ناجورحلقه یا هتروسیکلیک، گونه‌ای از ترکیب‌های حلقوی است که در اتم‌های حلقه‌های خود دستکم اتم دو عنصر متفاوت داشته باشد. 

سپس پژوهشگران از چرخه‌های نوری اکسیداتیو به عنوان روشی برای ایجاد پیوندهای حیاتی در مولکول‌ها استقبال کردند. در میان این چرخه‌های نوری، واکنشی بود که شامل یک ناجورحلقه و اکسیژن مولکولی بود، مفهومی که در ابتدا توسط هری واسرمن از دانشگاه ییل در دهه ۱۹۶۰ مورد بررسی قرار گرفته بود.

در نهایت، هرزون و همکارانش تجزیه و تحلیل پراش الکترون میکروکریستالی(MicroED) را برای تجسم ساختار مولکولی اتخاذ کردند و محدودیت‌های روش‌های تعیین ساختاری مرسوم را در این زمینه تشخیص دادند.

نتیجه این رویکرد نوآورانه، هشت مولکول مصنوعی جدید با کاربردهای درمانی بالقوه شد که به چشم‌انداز پیشرفت‌های بیشتر در شیمی پیشگامانه اشاره می‌کند.

پژوهشگران می‌گویند آنها بر اساس وزن مولکولی خود با سایر مولکول‌هایی که در آزمایشگاه مطالعه کرده بودیم، مرتبط هستند، اما از نقطه نظر واکنش‌پذیری شیمیایی، برخی از بزرگ‌ترین چالش‌هایی را که ما تا به حال در مقابل داشتیم، حل کرده‌اند.

جزئیات این پژوهش در مجله ساینس(Science) منتشر شده است.