Neue Entdeckung in der Chemie könnte zu wirksameren Krebsmedikamenten mit weniger Nebenwirkungen führen

Chemiker haben eine neue Methode entdeckt, um Alkene − zu denen das gegen Brustkrebs eingesetzte Tamoxifen gehört − zu kontrollieren und zu modifizieren.

Die von der University of Bristol geleitete und am 2. Juli in der Fachzeitschrift „Nature“ veröffentlichte Forschung fand zudem einen neuen Mechanismus, der mit der chemischen Reaktion zusammenhängt, die es ermöglicht, die Form der Verbindung durch einfache Zugabe eines bekannten Wirkstoffs von rechtsdrehend zu linksdrehend zu spiegeln.

„Die Ergebnisse verändern unser Verständnis der grundlegenden Chemie dieser Gruppe organischer Moleküle“, erklärte Seniorautor Dr. Varinder Aggarwal, Professor für Synthetische Chemie an der University of Bristol, Großbritannien. „Sie bieten spannende Implikationen, da die Wissenschaft es uns ermöglicht, Alternativen zum Medikament Tamoxifen zu entwickeln, mit potenziell höherer Wirksamkeit und weniger unerwünschten Nebenwirkungen.“

Vielseitige Lösung für Aufbau komplexer tetrasubstituierter Alkene

Während die meisten Alkene leicht herzustellen sind, ist die Herstellung eines bestimmten Typs mit vier verschiedenen Bestandteilen – der tetrasubstituierten Alkene – deutlich anspruchsvoller. Dieser Typ wird zur Herstellung von Krebsmedikamenten und Naturprodukten wie ätherischen Ölen verwendet.

Das Forschungsteam suchte daher nach einer effizienteren Methode zur Herstellung tetrasubstituierter Alkene, darunter auch Tamoxifen, die eine einfache Manipulation und Anpassung an verschiedene Formen ermöglicht. Die neue Methode bietet eine äußerst vielseitige Lösung für den Aufbau komplexer tetrasubstituierter Alkene aus einfachen Bausteinen.

„Unser ursprünglicher Entwurf sah organische Boronsäureester als Hauptbestandteil vor, führte aber zu instabilen Zwischenprodukten und funktionierte daher nicht“, erläuterte Aggarwal. „Wir probierten dann eine weniger verbreitete Form borhaltiger Moleküle aus – nämlich Borane –, und damit wurde die raffinierte molekulare Gymnastik möglich. Dieses neue Borsystem ermöglichte den kontrollierten Einbau verschiedener Gruppen am Alken aus sehr einfachen Bausteinen, ähnlich wie Lego. Das ist so spannend, weil es den Schlüssel zur Entwicklung noch besserer Wirkstoffmoleküle – wie Alternativen zu Tamoxifen – mit mehr gewünschten Eigenschaften und weniger unerwünschten wie Nebenwirkungen bietet.“

Die Wissenschaftler holten sich die Hilfe von Chemieinformatikern der Colorado State University, um das Geschehen genau zu kartieren. Dadurch wurde das volle Ausmaß ihrer Entdeckung enthüllt.

„Der Mechanismus zeigte, dass durch die bloße Änderung der Reaktionsbedingungen durch Zugabe eines Wirkstoffs die Geometrie des Alkens die Richtung von links nach rechts ändern kann. Das war überraschend und wurde zuvor noch nie beobachtet“, ordnete Co-Autor Dr. Robert Paton, Professor für Chemie an der Colorado State University, ein.

Neben Wirkstoffmolekülen wie Tamoxifen arbeiteten die Forscher auch mit Naturstoffen wie γ-Bisabolen, einem in ätherischen Ölen vorkommenden Duftstoff, um die breite Anwendung ihres Durchbruchs zu demonstrieren.

Die Forschung wurde vom UK Research and Innovation (UKRI) Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) gefördert.