Al KAIST robot producono scaffold per farmaci con luce visibile

Un tubo stretto, un sottile flusso di liquido e un fascio di luce visibile: è il cuore di una nuova piattaforma realizzata al KAIST, l'Istituto coreano avanzato di scienza e tecnologia, dove un team guidato dal professor Yoonsu Park del dipartimento di Chimica ha messo a punto un laboratorio chimico che funziona senza che i ricercatori tocchino le apparecchiature tra una fase e l'altra. Il robot miscela le materie prime, le pompe le mantengono in movimento e la luce avvia la reazione. Successivamente, un'apparecchiatura analitica verifica il risultato.

Il problema a cui si rivolge la piattaforma è noto a chiunque lavori nello sviluppo di farmaci. Anche quando un computer propone una molecola che potrebbe agire come medicinale, questa va comunque prodotta prima che se ne possano testare efficacia e sicurezza. Piccole modifiche nella struttura molecolare possono richiedere condizioni di reazione completamente nuove, e un processo che funziona su piccola scala può dover essere di nuovo adattato quando la produzione aumenta, perché la luce o il calore non raggiungono ogni parte della miscela allo stesso modo. La risposta del team è un processo a flusso continuo: le materie prime vengono alimentate in modo costante attraverso un tubo stretto, invece di essere mescolate in un unico grande lotto. Il tubo stretto aiuta la luce a raggiungere uniformemente tutta la soluzione, e la resa aumenta semplicemente facendo funzionare lo stesso processo per più tempo.

La chimica al centro del lavoro è un metodo di modifica a singolo atomo. Esso sostituisce l'atomo di ossigeno del furano, un materiale di partenza, con un atomo di azoto, trasformando direttamente i furani in N-metilpirroli, uno scaffold usato nello sviluppo di farmaci. Il team ha applicato il metodo a oltre 20 composti a base di furano e riferisce che la parte di interesse anche di prodotti naturali strutturalmente complessi può essere modificata lasciando intatto il resto della molecola. Modifiche di questo tipo sono importanti perché possono cambiare il modo in cui un farmaco si lega alle proteine dell'organismo.

Per chi sviluppa farmaci, il vantaggio pratico sta nella rapidità del lavoro di confronto. I test richiedono di solito la produzione di diverse versioni leggermente diverse di un composto e la verifica di quale si leghi meglio a una proteina bersaglio o sia meno tossica. La piattaforma dovrebbe rendere più facile ottenere queste varianti, e Park ha dichiarato che il sistema dovrebbe consentire di quantificare e riprodurre le condizioni di reazione. Il team non indica alcuna tempistica per un utilizzo al di fuori del laboratorio e non riporta rese, volumi di produzione o costi, quindi il vantaggio per la ricerca farmaceutica resta una prospettiva che deve ancora essere misurata al di fuori del KAIST.

Per ora, il risultato è una piattaforma di laboratorio funzionante, descritta su JACS Au, che dimostra come una catena che va dalle materie prime all'analisi possa svolgersi senza fasi manuali. Se la riproducibilità descritta da Park si confermerà in altri laboratori, il tempo che separa una molecola progettata da un campione testabile potrebbe ridursi, ma l'articolo non dice ancora di quanto.