Ο 19χρονος Άνταμ Κοβάλτσικ που είναι τελειόφοιτος λυκείου στο Gymnázium Nové Zámky στη Σλοβακία επινόησε μια διαδικασία για τη μετατροπή μιας αλκοόλης που παρασκευάζεται από φλοιούς και στάχυα καλαμποκιού σε γκαλιδεσιβίρη (galidesivir).
Η γκαλιδεσιβίρη δεν έχει ακόμη εγκριθεί από τον Αμερικανικό FDA για χρήση, αλλά βρίσκεται σε στάδιο κλινικών δοκιμών. Η εταιρεία που το δημιούργησε ελπίζει ότι μια μέρα θα μπορέσει να εξαλείψει τον Έμπολα, τον Ζίκα και πολλές άλλες θανατηφόρες ασθένειες που προκαλούνται από ιούς RNA. Και η τεχνική που χρησιμοποίησε ο Άνταμ για την παρασκευή αυτού του φαρμάκου θα μπορούσε επίσης να ανοίξει τον δρόμο για περισσότερα φάρμακα που σώζουν ζωές.
Η COVID-19 έστρεψε την προσοχή των φαρμακευτικών εταιρειών στα αντιιικά φάρμακα, συμπεριλαμβανομένης της γαλιδεσιβίρης. Οι παρενέργειες που συχνά προκαλούν τα περισσότερα αντιιικά φάρμακα κάνουν περισσότερο κακό παρά καλό, λέει ο Άνταμ. Αλλά η γαλιδεσιβίρη είναι διαφορετική. Τα πρώτα δεδομένα υποδηλώνουν ότι έχει λίγες παρενέργειες. Έτσι, εάν εγκριθεί για χρήση, θα μπορέσει να βοηθήσει πολλούς ανθρώπους.
Στην πραγματικότητα, «θα μπορούσε ενδεχομένως να σώσει δεκάδες χιλιάδες ζωές», λέει ο Άνταμ, εκτός από ένα, όχι και τόσο μικρό, πρόβλημα. Οι πρώτες εργασίες έδειξαν ότι το φάρμακο είναι πολύ ακριβό στην παρασκευή του. Ωστόσο, ο Άνταμ ισχυρίζεται ότι η νέα του μέθοδος θα μπορούσε να μειώσει δραματικά αυτό το κόστος στο 1/3.
Για αυτό το επίτευγμά του, ο Άνταμ κέρδισε το Βραβείο Καινοτομίας George D. Yancopoulos, αξίας 100.000 δολαρίων στην 75η Διεθνή Έκθεση Επιστήμης και Μηχανικής Regeneron (Regeneron ISEF), τον μεγαλύτερο προπανεπιστημιακό διαγωνισμό επιστήμης και μηχανικής στον κόσμο. Το βραβείο φέρει το όνομά του προς τιμήν του πρωτοπόρου κατασκευαστή φαρμάκων και συνιδρυτή, συμπροέδρου του διοικητικού συμβουλίου, προέδρου και επικεφαλής επιστημονικού διευθυντή της Regeneron.
Ποιο ήταν το πρόβλημα;
Συχνά, όταν ένας χημικός αναμειγνύει φάρμακα στο εργαστήριο, η πρώτη παρτίδα μπορεί να περιέχει πολλά ανεπιθύμητα υλικά. Αυτά τα επιπλέον υλικά μπορεί να περιλαμβάνουν παραλλαγές του φαρμάκου, γνωστά ως στερεοϊσομερή. Τα στερεοϊσομερή έχουν ίδιο χημικό τύπο, αλλά τα άτομά τους είναι διατεταγμένα με ελαφρώς διαφορετικό τρόπο (για παράδειγμα, η δομή ενός μορίου μπορεί να είναι μια κατοπτρική εικόνα ενός άλλου, όπως η διαφορά μεταξύ του αριστερού και του δεξιού σας χεριού.) Ο Άνταμ ήθελε να φτιάξει αυτό που είναι γνωστό ως cis -OH γαλιδεσιβίρη, το οποίο λειτουργεί περίπου 20 φορές καλύτερα από το στερεοϊσομερές του, το trans -OH γαλιδεσιβίρη.
Οι χημικοί, για να πάρουν μια ισχυρή εκδοχή του φαρμάκου, αφαιρούν την trans εκδοχή έτσι ώστε να παραμένει μόνο η cis . Αυτά τα βήματα διαχωρισμού αυξάνουν το κόστος και τον χρόνο παρασκευής ενός φαρμάκου.
Ο Άνταμ είχε εργαστεί σε εργαστήρια χημείας στο παρελθόν. Έτσι, είχε κάποια ιδέα για το πώς να επανασχεδιάσει μια διαδικασία παρασκευής φαρμάκων. Συνήθως ξεκινά κάποιος με ένα αρχικό μόριο. Για τη γκαλιδεσιβίρη, αυτό το αρχικό μόριο ήταν ένα σάκχαρο. Όμως, αν ο Άνταμ ξεκινούσε με ένα σάκχαρο, θα κατέληγε στην παλιά, αναποτελεσματική διαδικασία. Έτσι, κοίταξε να ξεκινήσει με κάτι άλλο.
Έμπνευση από την αρωματοποιία
Νωρίτερα, ο Άνταμ είχε εργαστεί πάνω σε αρώματα σε ένα εργαστήριο χημείας και γνώριζε ότι τα απόβλητα καλαμποκιού θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την παρασκευή φουρφουρυλικής αλκοόλης, ενός αρχικού μορίου για ορισμένες αρωματικές ενώσεις. Αυτό του έδωσε λόγους να πιστεύει ότι θα μπορούσε να προσαρμόσει τη φουρφουρυλική αλκοόλη στη γκαλιδεσιβίρη.
Ξεκινώντας με αυτήν την αλκοόλη, ο Άνταμ χρειαζόταν μόνο 10 χημικά βήματα για να παρασκευάσει γκαλιδεσιβίρη. Αυτή ήταν μια πολύ απλοποιημένη διαδικασία. Στο παρελθόν, οι χημικοί χρειάστηκαν περίπου 15 βήματα για να μετατρέψουν ένα αρχικό σάκχαρο σε αυτό το φάρμακο. Ο Άνταμ συγκρίνει αυτό που έκανε με την κατασκευή με τουβλάκια Lego.
«Ουσιαστικά, χτίσαμε σιγά σιγά το μόριο του φαρμάκου μπλοκ-μπλοκ», λέει. «Ακριβώς όπως τα Lego, το κατασκευάσαμε με τον τρόπο που θέλουμε».
Η χρήση μιας νέας αρχικής ύλης επέτρεψε στον Άνταμ να αναπτύξει μια διαδικασία που παράγει κυρίως την cis έκδοση της γκαλιδεσιβίρης. Και ο ίδιος δεν πιστεύει ότι η αξία αυτής της τεχνολογίας έγκειται μόνο στην παρασκευή της γκαλιδεσιβίρης, αλλά και στην παρασκευή και άλλων αντιιικών.
Αυτά τα φάρμακα δρουν συνδεδεμένα με μόρια στα κύτταρά μας που βοηθούν τους ιούς να αντιγραφούν. Τα φάρμακα εμποδίζουν έναν ιό να χρησιμοποιήσει αυτά τα μόρια. Η γκαλιδεσίβιρη, για παράδειγμα, μπλοκάρει ένα ένζυμο γνωστό ως RNA πολυμεράση.
Ο Άνταμ χρησιμοποίησε έναν υπολογιστή για να μοντελοποιήσει νέα μόρια που πρέπει να λειτουργούν με τον ίδιο τρόπο όπως η γκαλιδεσιβίρη στην αναστολή της αναπαραγωγής του ιού. Ένα από αυτά, το οποίο ονομάζει ADK-98, θα μπορούσε να λειτουργήσει ακόμη καλύτερα. Και η χρήση αλκοόλης καλαμποκιού ως δομικού στοιχείου για τέτοια φάρμακα, λέει, μπορεί επίσης να διατηρήσει χαμηλό το κόστος παραγωγής τους.
Πηγή: ScienceNewsExplores
