La Primera Tecnología De «Edición Atómica» Del Mundo Podría Revolucionar El Descubrimiento De Fármacos

Los investigadores han convertido un átomo de oxígeno en un anillo de cinco miembros en un átomo de nitrógeno, lo que podría tener implicaciones importantes para futuros productos farmacéuticos. Imagen de HeungSoon en Pixabay

 

Por primera vez en el mundo, los científicos han desarrollado con éxito una tecnología de edición de átomos individuales que se puede utilizar para maximizar la eficacia de los fármacos. La tecnología "de ensueño" permite a los investigadores modificar átomos individuales de forma rápida y sencilla, y debería ayudar a mejorar el descubrimiento de fármacos.

El avance proviene de un equipo del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST), que descubrió una forma de convertir un átomo de oxígeno en un compuesto de furano (un compuesto orgánico con un anillo de cinco miembros que contiene cuatro átomos de carbono y un átomo de oxígeno) en un átomo de nitrógeno. La molécula resultante es un pirrol, que se utiliza ampliamente en productos farmacéuticos.

El compuesto de furano, C4H4O. La molécula tiene un anillo de cinco miembros que contiene cuatro átomos de carbono (negro) y un átomo de oxígeno (rojo). El blanco denota átomos de hidrógeno.  Crédito: Ben Mills. Dominio público a través de Wikimedia Commons

Las propiedades de un fármaco dependen de la disposición de los átomos que lo componen: basta con cambiar uno solo de estos átomos para modificar la eficacia del fármaco en sí. Esto se conoce como el "efecto del átomo único". Sin embargo, lograrlo no es fácil. Por lo general, los intentos implican procesos de síntesis costosos de varios pasos y requieren condiciones duras, todo lo cual está lejos de ser óptimo.

El equipo de KAIST, dirigido por el profesor Yoonsu Park, ha superado estos desafíos habituales utilizando la energía de la luz para intercambiar un átomo de oxígeno por nitrógeno.

"Esto ofrece una capacidad poderosa que podría agilizar la síntesis química, transformar moléculas complejas y hacer avanzar el descubrimiento de fármacos", escriben Ellie F. Plachinski y Tehshik P. Yoon, que no participaron en la investigación, en un artículo de Perspectiva que acompaña al estudio.

Park y sus colegas desarrollaron un fotocatalizador (una molécula que acelera una reacción al exponerse a la luz) que actúa como una "tijera molecular" para cortar anillos de cinco miembros, lo que permite la edición de un solo átomo a temperatura ambiente y presión atmosférica. Es la primera vez que se ha logrado esto.

Al aplicar la tecnología a un compuesto de furano, el El equipo fue capaz de eliminar un átomo de oxígeno mediante oxidación de un solo electrón y luego intercambiarlo por un átomo de nitrógeno en condiciones suaves.

El enfoque, escriben Plachinski y Yoon, es un "ejemplo excepcional de una reacción de edición molecular" y se puede aplicar a una variedad de productos naturales y farmacéuticos que contienen compuestos de furano.

"Este avance, que permite la edición selectiva de estructuras de anillos orgánicos de cinco miembros, abrirá nuevas puertas para la creación de bibliotecas de candidatos a fármacos, un desafío clave en los productos farmacéuticos", dijo Park en un comunicado. "Espero que esta tecnología fundamental se utilice para revolucionar el proceso de desarrollo de fármacos".

El estudio se publica en la revista Science.