Bio-ortogonaaliset "click/napsautus"-reaktiot
Ojamo, Lyydia (2024-05-14)
Bio-ortogonaaliset "click/napsautus"-reaktiot
(14.05.2024)
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
suljettu
Julkaisun pysyvä osoite on:
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2024052436772
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2024052436772
Tiivistelmä
Vuoden 2022 kemian Nobel-palkinnon saivat Carolyn Bertozzi, Morten Meldad ja Barry Sharpless click-kemian ja bio-ortogonaalisen kemian kehittämisestä. Click-kemialla tarkoitetaan reaktioita, joilla saadaan liitettyä yhteen kaksi molekyyliä nopeasti ja yksinkertaisesti. Bio-ortogonaalisuus mahdollistaa synteesien suorittamisen elävissä organismeissa ja solussa, koska reaktiot tapahtuvat selektiivisesti ja ovat bioyhteensopivia.
Atsidin ja triaryylifosfiinin välisen Staudingerin reaktion voidaan ajatella olevan ensimmäinen bio-ortogonaaliseksi luokiteltava reaktio. Se on peräisin jo 1900-luvulta, mutta hidas kinetiikka rajoitti sen käyttöä. Kuparikatalysoitu atsidi-alkyyni sykloadditio (CuAAC) kehitettiin 2000-luvun alussa, mutta sytotoksisuuden vuoksi metallikatalyyttien käytöllä on rajoituksia. Reaktionopeuden kasvattamiseksi ilman metallikatalyyttejä Bertozzi tutki syklo-oktyyneja, jolloin kehitettiin rengasjännityksen ajama atsidi-alkyyni sykloadditioreaktio (SPAAC). Tetratsiinin ja trans-syklo-okteenin välinen käänteisesti elektronivajaa Diels-Alder sykloadditioreaktio (IEDDA) on yksi nopeimmista bio-ortogonaalisista click-reaktioista.
Tutkielmassa esitellään laajasti erilaisia click-reaktioiden sovelluskohteita. Yksi näkökulma on niiden käyttö radiokemiassa ja erityisesti radiofarmaseuttisessa kemiassa. Bio-ortogonaaliset click-reaktiot tarjoavat tehokkaita menetelmiä radioaktiivisten merkkiaineiden liittämiseen biomolekyyleihin, mikä on ratkaisevaa esimerkiksi PET-kuvantamisessa ja syövän diagnostiikassa. Lisäksi tutkielmassa käsitellään click-reaktioiden avulla tapahtuvaa lääkkeiden kohdennettua kuljetusta.
Merkittävä aihe tutkielmassa on kaksivaiheinen esikohdistettu lähestymistapa kuvantamisessa in vivo. Tämä perustuu ensin esikohdistettuun biomolekyylin merkitsemiseen ja sen jälkeen click-reaktiolla tapahtuvaan merkkiaineen kiinnittämiseen, mikä mahdollistaa tarkan ja selektiivisen kuvantamisen halutusta kohteesta.
Bio-ortogonaalisia reaktioita hyödyntämällä on saavutettu merkittäviä edistysaskeleita biologisissa tutkimuksissa, lääkekehityksessä ja diagnostiikassa Se on mahdollistanut biologisten prosessien paremman ymmärtämisen ja voi mahdollistaa tehokkaamman diagnostiikan ja lääkkeiden kehittämisen sairauksien hoitoon.
Atsidin ja triaryylifosfiinin välisen Staudingerin reaktion voidaan ajatella olevan ensimmäinen bio-ortogonaaliseksi luokiteltava reaktio. Se on peräisin jo 1900-luvulta, mutta hidas kinetiikka rajoitti sen käyttöä. Kuparikatalysoitu atsidi-alkyyni sykloadditio (CuAAC) kehitettiin 2000-luvun alussa, mutta sytotoksisuuden vuoksi metallikatalyyttien käytöllä on rajoituksia. Reaktionopeuden kasvattamiseksi ilman metallikatalyyttejä Bertozzi tutki syklo-oktyyneja, jolloin kehitettiin rengasjännityksen ajama atsidi-alkyyni sykloadditioreaktio (SPAAC). Tetratsiinin ja trans-syklo-okteenin välinen käänteisesti elektronivajaa Diels-Alder sykloadditioreaktio (IEDDA) on yksi nopeimmista bio-ortogonaalisista click-reaktioista.
Tutkielmassa esitellään laajasti erilaisia click-reaktioiden sovelluskohteita. Yksi näkökulma on niiden käyttö radiokemiassa ja erityisesti radiofarmaseuttisessa kemiassa. Bio-ortogonaaliset click-reaktiot tarjoavat tehokkaita menetelmiä radioaktiivisten merkkiaineiden liittämiseen biomolekyyleihin, mikä on ratkaisevaa esimerkiksi PET-kuvantamisessa ja syövän diagnostiikassa. Lisäksi tutkielmassa käsitellään click-reaktioiden avulla tapahtuvaa lääkkeiden kohdennettua kuljetusta.
Merkittävä aihe tutkielmassa on kaksivaiheinen esikohdistettu lähestymistapa kuvantamisessa in vivo. Tämä perustuu ensin esikohdistettuun biomolekyylin merkitsemiseen ja sen jälkeen click-reaktiolla tapahtuvaan merkkiaineen kiinnittämiseen, mikä mahdollistaa tarkan ja selektiivisen kuvantamisen halutusta kohteesta.
Bio-ortogonaalisia reaktioita hyödyntämällä on saavutettu merkittäviä edistysaskeleita biologisissa tutkimuksissa, lääkekehityksessä ja diagnostiikassa Se on mahdollistanut biologisten prosessien paremman ymmärtämisen ja voi mahdollistaa tehokkaamman diagnostiikan ja lääkkeiden kehittämisen sairauksien hoitoon.