Pendant des années, lorsque l’on demande aux personnes travaillant au développement de nouveaux médicaments ce qu’elles souhaitent, l’une des principales choses sur leur liste est un moyen de simplement remplacer un atome de carbone dans une molécule par un atome d’azote.
Mais deux études réalisées par des chimistes de l’Université de Chicago, publiées dans Science Et Nature, proposent deux nouvelles méthodes pour répondre à ce besoin. Ces résultats pourraient faciliter le développement de nouveaux médicaments.
“C’est le gros problème pour lequel j’ai fondé mon laboratoire”, a déclaré Mark Levin, professeur agrégé de chimie et auteur principal des deux articles. “Nous ne l’avons pas encore complètement résolu, mais nous avons résolu deux parties très importantes du problème, et ces résultats jettent des bases claires pour l’avenir.”
Échange de corps
En chimie, un seul atome peut faire une énorme différence dans une molécule. L’échange d’un atome de carbone contre un atome d’azote peut modifier radicalement la façon dont la molécule médicamenteuse interagit avec sa cible. Par exemple, cela pourrait faciliter la pénétration du médicament dans le cerveau et le rendre moins susceptible d’attaquer les mauvaises protéines sur son chemin. Ainsi, lorsque les scientifiques développent de nouveaux médicaments, ils souhaitent souvent essayer de remplacer un atome particulier.
Le problème est que c’est beaucoup plus facile à dire qu’à faire. Pour construire une molécule, il faut procéder étape par étape. Si vous arrivez à la fin et commencez les tests et pensez que le médicament pourrait mieux fonctionner si vous changez un seul atome, vous devez revenir au début et réinventer tout le processus.
« C’est là qu’intervient une analyse coûts-avantages. Est-ce que ça vaut le coup de recommencer ? Ou est-ce que vous vous en tenez simplement à ce que vous avez ? » a expliqué Tyler Pearson, chercheur postdoctoral et auteur principal de l’une des études.
Le laboratoire de Levin recherche de nouvelles façons d’apporter de minuscules modifications à la structure d’une molécule sans avoir à revenir au point de départ.
Dans ce cas, ils voulaient trouver un moyen d’échanger un atome de carbone contre un atome d’azote – un échange spécifique extrêmement courant en chimie pharmaceutique.
Cependant, les méthodes existantes n’ont eu qu’un succès limité. “Vous pourriez accidentellement supprimer le mauvais carbone dans la molécule, provoquant le déplacement du reste de la molécule”, a déclaré Jisoo Woo, étudiant diplômé et premier auteur de l’autre étude. “Cela peut avoir un impact important sur le fonctionnement de la molécule finale.”
Le même principe qui rend le changement d’atome potentiellement très utile a aussi ses inconvénients : si la réaction a ne serait-ce qu’un effet secondaire involontaire, à savoir le mouvement d’un autre atome, la molécule peut devenir inutile pour l’usage auquel elle est destinée.
Le laboratoire a développé deux approches différentes et complémentaires pour résoudre le problème.
Supprimer le bon
Une approche décrite dans un article dans Nature Sous la direction du doctorant Jisoo Woo, il travaille sur des molécules dont la structure contient déjà un atome d’azote à proximité. La nouvelle méthode divise l’anneau d’atomes à l’aide de l’ozone, puis utilise la première molécule d’azote pour introduire la seconde.
L’autre approche, décrite dans un article de Science dirigé par Pearson travaille sur des molécules qui ne possèdent pas encore d’atome d’azote. Il peut simplement retirer un atome de carbone – le bon – et le remplacer par un atome d’azote.
Aucune des deux méthodes n’est encore parfaite, ont déclaré les scientifiques. Mais ils offrent une voie à suivre là où il n’y en avait pas auparavant.
Levin a déclaré que les techniques sont utiles car elles correspondent mieux à la façon dont les gens envisagent de développer de nouveaux médicaments. “C’est un peu comme taper sur un ordinateur au lieu d’une machine à écrire”, a-t-il déclaré. “C’est beaucoup plus facile sur ordinateur car on peut écrire comme on pense, ce qui n’est pas toujours linéaire.”
Les scientifiques ont souligné que les deux solutions nécessitaient un peu de hasard et d’ingéniosité.
“Pour moi, c’est un excellent exemple de la créativité nécessaire pour réaliser des percées en chimie”, a déclaré Levin. « Dans les deux cas, il y a eu des événements déclencheurs qui nous ont donné un aperçu de quelque chose d’inhabituel et nous ont donné une base sur laquelle travailler. »