L'ultima ricerca dell'Istituto di Materia Medica di Shanghai, Accademia cinese delle Scienze, ha superato il complesso problema della sintesi degli sfingolipidi, in cui la metil - -ciclodestrina (M CD) gioca un ruolo chiave.
Il gruppo di ricerca guidato da Li Tiehai dell'Istituto di Materia Medica di Shanghai, Accademia cinese delle scienze, ha sviluppato una strategia di sintesi chimica enzimatica biomimetica mediata dalla "chimica ospite-ospite", ottenendo con successo una preparazione efficiente di sfingolipidi strutturalmente diversi e complessi.
Questo studio ha utilizzato l'autoassemblaggio della metil - -ciclodestrina con la glicosfingosina anfifila, incorporando la catena grassa nella cavità idrofobica della ciclodestrina mentre espone la catena dello zucchero alla superficie idrofila, facilitando così il regolare progresso delle reazioni catalitiche enzimatiche.
1. Risolvi il problema di sintesi
Gli sfingolipidi sono biomolecole biofile complesse ampiamente distribuite nelle cellule e nei tessuti, che partecipano a una varietà di importanti processi fisiologici e patologici come il riconoscimento cellulare, la fuga immunitaria, l’infezione da agenti patogeni e la metastasi tumorale.
A causa della loro intrinseca eterogeneità e complessità strutturale, è molto difficile isolare e ottenere direttamente glicolipidi ben definiti e sufficienti da campioni naturali. Tuttavia, la regola della sintesi chimica è limitata dalla bassa efficienza di accoppiamento delle catene di zuccheri e dei lipidi.
Anche la bassa solubilità in acqua dei substrati glicolipidici ostacola notevolmente l'efficiente progresso delle reazioni enzimatiche. Questi fattori insieme portano a enormi sfide nella sintesi di sfingolipidi complessi con strutture diverse.
2. Nucleo della strategia di innovazione
Il gruppo di ricerca guidato da Li Tiehai, pubblicato sul Journal of American Chemical Society (JACS), ha utilizzato la struttura molecolare unica della metil - -ciclodestrina.
La metil - -ciclodestrina si autoassembla con la glicosilsfingosina anfifila per formare un complesso ospite-ospite, consentendo alla parte della catena grassa di essere incorporata nella sua cavità idrofobica mentre espone la parte della catena zuccherina alla superficie idrofila.
Questo metodo di assemblaggio fornisce un'interfaccia ideale per le reazioni catalizzate da enzimi e i prodotti glicolipidi formati possono essere rapidamente purificati attraverso l'estrazione in fase solida C18.
3. Costruire una banca diversificata di zuccheri e lipidi
Introducendo in modo efficiente una seconda catena grassa attraverso reazioni di acilazione selettive, il gruppo di ricerca è riuscito a costruire una libreria di 20 sfingolipidi neutri e acidi con diverse modifiche di fucosilazione e sialacidificazione.
Questa libreria di glicolipidi comprende le serie globo-, ganglio-, neolatto- e latto- di glicolipidi di significativa importanza biologica, fornendo una base materiale per la ricerca di reagenti immunoterapeutici e vaccini basati sui glicolipidi.
4. Ha ampie prospettive di applicazione
Oltre alla sua applicazione nella sintesi dei glicolipidi, la stessa metilbeta-ciclodestrina ha dimostrato un ampio valore anche in campo medico. Può migliorare la solubilità e la biodisponibilità dei farmaci, aumentare l'efficacia dei farmaci o ridurne il dosaggio, regolare o controllare la velocità di rilascio dei farmaci, ridurre gli effetti tossici e collaterali dei farmaci e aumentare la stabilità dei farmaci.
Recenti brevetti mostrano che M CD e i suoi preparati possono essere utilizzati anche per preparare farmaci inibitori dell'osteogenesi, fornendo nuove strategie terapeutiche per le malattie dell'iperplasia ossea e la regolazione della guarigione delle fratture.
La strategia di sintesi biomimetica basata sulla metil - -ciclodestrina non solo compensa la carenza della tecnologia di costruzione delle librerie di glicolipidi nella ricerca scientifica sullo zucchero, ma fornisce anche un nuovo metodo per la sintesi efficiente di glicolipidi complessi.
