Έπειτα από πέντε δεκαετίες επιστημονικών προσπαθειών και αμέτρητων εργαστηριακών δοκιμών, ερευνητές του MIT πέτυχαν τη συνθετική δημιουργία της βερτικιλλίνης Α (verticillin A). Πρόκειται για ένα εξαιρετικά πολύπλοκο μυκητιακό μόριο, η δομή του οποίου αποτελούσε έναν από τους πιο δύσκολους γρίφους για τη σύγχρονη χημεία. Το επίτευγμα αυτό δεν αποτελεί απλώς μια ακαδημαϊκή νίκη, αλλά ανοίγει νέους δρόμους για τη θεραπεία του διάχυτου γλοιώματος μέσης γραμμής, μιας σπάνιας και θανατηφόρας μορφής παιδικού καρκίνου.
Η βερτικιλλίνη Α εντοπίστηκε για πρώτη φορά στη φύση το 1970 ως μέρος του αμυντικού μηχανισμού συγκεκριμένων μυκήτων. Αν και οι επιστήμονες γνώριζαν από τότε τις πιθανές αντικαρκινικές της ιδιότητες, η αναπαραγωγή της στο εργαστήριο αποδεικνυόταν αδύνατη. Η αιτία κρυβόταν στην «διαβολική» αρχιτεκτονική της: πρόκειται για μια ένωση γεμάτη ευαίσθητους δεσμούς και δακτυλίους που πρέπει να τοποθετηθούν με απόλυτη ακρίβεια στον χώρο.
Η ειρωνεία είναι πως μόλις δύο άτομα οξυγόνου κάνουν τη διαφορά ανάμεσα στη βερτικιλλίνη Α και σε παρόμοιες ενώσεις που είχαν ήδη συνθεθεί. Αυτά τα δύο άτομα, ωστόσο, καθιστούν το μόριο εξαιρετικά ασταθές και εύθραυστο κατά τη διάρκεια των χημικών αντιδράσεων.
«Έχουμε πλέον πολύ καλύτερη κατανόηση του πώς αυτές οι μικρές δομικές αλλαγές μπορούν να εκτοξεύσουν τον βαθμό δυσκολίας της σύνθεσης», δηλώνει ο Mohammad Movassaghi, καθηγητής Χημείας στο MIT και επικεφαλής της έρευνας. «Πλέον διαθέτουμε την τεχνολογία όχι μόνο να δημιουργήσουμε το μόριο για πρώτη φορά, 50 χρόνια μετά την ανακάλυψή του, αλλά και να σχεδιάσουμε δεκάδες παραλλαγές του για περαιτέρω μελέτες».
Η ομάδα του Movassaghi χρειάστηκε να ξαναγράψει τους κανόνες της συνθετικής διαδικασίας. Η προσέγγιση που είχε λειτουργήσει για συγγενικά μόρια απέτυχε παταγωδώς στην περίπτωση της βερτικιλλίνης Α. Το κλειδί της επιτυχίας βρέθηκε στην αλλαγή της χρονικής αλληλουχίας των αντιδράσεων.
Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι έπρεπε να εισάγουν συγκεκριμένους χημικούς δεσμούς πολύ νωρίτερα στη διαδικασία και να «καλύψουν» ευαίσθητα τμήματα του μορίου, προστατεύοντάς τα μέχρι τα τελικά στάδια. Συνολικά, απαιτήθηκαν 16 εξαιρετικά ακριβή βήματα για να μετατραπούν τα αρχικά υλικά στην πολυπόθητη ένωση.
Με τη συνταγή της επιτυχίας στα χέρια τους, οι επιστήμονες δεν έμειναν εκεί. Σε συνεργασία με το Ινστιτούτο Καρκίνου Dana-Farber και το Νοσοκομείο Παίδων της Βοστώνης, δημιούργησαν τροποποιημένες εκδοχές της ουσίας, οι οποίες δοκιμάστηκαν σε καρκινικά κύτταρα διάχυτου γλοιώματος μέσης γραμμής.
Τα αποτελέσματα ήταν ενθαρρυντικά. Μια συγκεκριμένη παραλλαγή του μορίου έδειξε ισχυρή δράση ενάντια στα καρκινικά κύτταρα που εκφράζουν υψηλά επίπεδα της πρωτεΐνης EZHIP, η οποία σχετίζεται με την ανάπτυξη του όγκου. Η ουσία φαίνεται να παρεμβαίνει στη λειτουργία της πρωτεΐνης, οδηγώντας τα καρκινικά κύτταρα σε προγραμματισμένο θάνατο (απόπτωση).
«Ο εντοπισμός των στόχων αυτών των ενώσεων είναι κρίσιμος», αναφέρει ο Jun Qi, αναπληρωτής καθηγητής ιατρικής στο Dana-Farber. «Θα μας βοηθήσει να βελτιστοποιήσουμε τα μόρια ώστε να γίνουν πιο ειδικά και αποτελεσματικά ως φάρμακα».
Αν και ο δρόμος μέχρι την κλινική εφαρμογή είναι μακρύς, η σημασία της ανακάλυψης είναι διπλή. Αφενός, λύνει ένα χρόνιο πρόβλημα της χημείας, αποδεικνύοντας ότι κανένα φυσικό μόριο δεν είναι εκτός εμβέλειας. Αφετέρου, προσφέρει μια νέα δεξαμενή υποψήφιων φαρμάκων για ασθένειες που σήμερα έχουν περιορισμένες θεραπευτικές επιλογές.
Το επόμενο βήμα για την ερευνητική ομάδα είναι η δοκιμή των νέων αυτών παραγώγων σε ζωικά μοντέλα, με την ελπίδα ότι η εργαστηριακή επιτυχία θα μεταφραστεί σύντομα σε κλινική ελπίδα για τους μικρούς ασθενείς.