一種新的催化劑可使甲基取代氫原子,，從而大大提高藥物的效力,。圖片來源：KAIBO FENG

多年來,，藥物研發(fā)化學(xué)家一直在努力簡化一個能將藥物效力提高2000倍的過程——神奇的甲基化,。這種反應(yīng)會清除單個氫原子,，并以甲基替代,，從而重塑藥物分子,，使其更容易與生物靶點相互作用。

但是,，這一方法說起來容易做起來難,，很少有研究人員愿意去嘗試。

現(xiàn)在,，終于有人愿意去碰這顆“硬釘子”,。據(jù)《科學(xué)》報道，美國伊利諾伊大學(xué)香檳分校有機化學(xué)家M.Christina White研究小組報告稱,，他們已經(jīng)發(fā)明了一種新催化劑,，可以在各種類藥物分子上輕松進行上述那種“精妙”的化學(xué)反應(yīng)，這一進展或可為從癌癥到傳染病等,，各種疾病的治療提供新方法,。

White解釋說，為了達成上述神奇反應(yīng),，了解化學(xué)家構(gòu)建藥物分子的方法是很有幫助的,。大多數(shù)藥物分子都含有一個碳骨架，通常呈棒狀或環(huán)狀,，每個碳上都掛著多個氫原子,。化學(xué)家如同分子外科醫(yī)生般,，切除特定的碳原子或氫原子,，并用氧原子或氮原子取代它們。如果研究人員想添加一個神奇的甲基（由一個碳原子與三個氫原子結(jié)合而成）,，他們往往必須從構(gòu)建一個新骨架開始,。

White試圖找到一種方法，在藥物制造過程的后添加一個甲基,。為了做到這一點,，她需要通過“手術(shù)”一次剪斷一個碳—氫（C-H）鍵的同時，而不破壞分子中其他十幾個或更多的C-H鍵,。但是由于C-H鍵是有機分子中重要的鍵之一，這使得僅針對一個鍵動“手術(shù)”而不影響其他鍵變得更加困難,。

在自然環(huán)境中,，構(gòu)建和重塑分子的方式是通過復(fù)雜的酶來完成，它們可以抓住碳?xì)浠衔镏Ъ?，這樣只有一個C-H鍵接觸到酶的催化位點,。然而，每種酶通常只對一種特定的分子起作用,。

White說：“我們希望發(fā)現(xiàn)一種試劑,，在具有選擇性的同時也具有普遍性,。”

為了找到這種催化劑，2007年,，White和當(dāng)時的研究生Mark Chen設(shè)計了一種中心含有一個鐵原子的雪花狀化合物,，并嘗試用其在類藥物分子中的理想點上添入氧原子。實驗發(fā)現(xiàn),，這種催化劑可以像酶一樣有選擇性地工作,。但它并不能在很多分子結(jié)構(gòu)上起作用，或者在靠近藥物分子中常見的氮原子時起作用,。

面對挫折,，White團隊堅持了下來。2015年,，她和同事設(shè)計了一種允許鐵催化劑和其變體,，向類藥物分子中添加氧原子的新條件。2019年,，他們制造了一種類似的錳基催化劑,，在含有氮和其他常見添加劑的類藥物分子上進行氧氫交換。

在上述研究基礎(chǔ)上,，如今White團隊研發(fā)出的化學(xué)添加劑可幫助完成“神奇甲基”反應(yīng),。在用氧原子取代氫原子之后，它從一種稱為*基鋁的試劑中,，竊取一個甲基并將其插入氧原子的位置,。

White團隊研究人員近日在《自然》上報告說，他們已經(jīng)對41種不同的碳?xì)浠衔镞M行了這種分子手術(shù),，其中包括16種常見的類藥物支架,。

這種試劑將使在藥物分子中插入“神奇甲基”變得簡單、廉價,。如果加入甲基確實增加了藥物效力,，醫(yī)生可能會給病人的藥物減小劑量。這樣可以提高用藥安全性,，減少副作用,。