🧬 ساخت یک ماده اولیه مهم دارویی با کمک یک آنزیم مهندسی‌شده

اکسازولیدینون‌ها گروهی از ترکیبات حلقوی حاوی اکسیژن و نیتروژن هستند که در شیمی دارویی اهمیت زیادی دارند و به‌عنوان ساختار پایه در طراحی و سنتز بسیاری از ترکیبات دارویی مورد استفاده قرار می‌گیرند. به‌ویژه 5-(S)-آمینومتیل اکسازولیدینون یکی از ساختارهای مهم در توسعه‌ی ترکیبات دارویی، از جمله ترکیبات مورد توجه برای مقابله با سویه‌های مقاوم مایکوباکتریوم توبرکلوزیس است.

یکی از چالش‌های مهم در ساخت این ترکیبات، ایجاد آرایش فضایی صحیح در مولکول است. این ترکیبات می‌توانند به شکل دو انانتیومر وجود داشته باشند؛ یعنی دو مولکول با اتصال یکسان اتم‌ها، اما در بسیاری از کاربردهای دارویی، تنها یکی از این انانتیومرها می‌تواند ساختار و فعالیت موردنظر را ایجاد کند؛ بنابراین تولید انتخابی فرم مناسب اهمیت زیادی دارد.

پژوهشی که در 23 سپتامبر 2026 در نشریه Nature منتشر شده، روش جدیدی برای ساخت انتخابی این ترکیبات ارائه کرده است. پژوهشگران با استفاده از یک آنزیم مهندسی‌شده توانستند از آلکن‌های ساده و غیرفعال، اکسازولیدینون‌های کایرال با انتخاب‌پذیری فضایی بالا تولید کنند.

🧪 ایده‌ی جدید پژوهشگران چه بود؟

در این روش، ماده‌ی اولیه یک آلکن ساده و غیرفعال است. آنزیم مهندسی‌شده ابتدا یک واکنش شیمیایی به نام آزیرودیناسیون را انجام می‌دهد و یک ساختار حلقوی سه‌عضوی حاوی نیتروژن ایجاد می‌کند.

سپس این ساختار تحت گسترش حلقه قرار می‌گیرد و در نهایت، اکسازولیدینون کایرال تشکیل می‌شود.

نکته‌ی مهم این است که آنزیم فقط یک واکنش ساده انجام نمی‌دهد؛ بلکه تشکیل یک انانتیومر مشخص را ترجیح می‌دهد. به این ترتیب می‌توان مستقیماً به فرم فضایی موردنظر دست پیدا کرد.

🧬 آنزیم چگونه مهندسی شد؟

پیدا کردن آنزیمی که بتواند چنین واکنشی را با دقت کافی انجام دهد، خود یکی از بخش‌های مهم این پژوهش بود.

پژوهشگران ابتدا بیش از 5000 آنزیم را بررسی کردند و از میان آن‌ها چند صد گزینه را به‌عنوان کاندیدای مناسب مورد آزمایش قرار دادند.

سپس آنزیم مناسب وارد فرایند تکامل هدایت‌شده شد. در این روش، نسخه‌های مختلفی از آنزیم با ایجاد جهش‌های کنترل‌شده ساخته می‌شوند و عملکرد آن‌ها مورد بررسی قرار می‌گیرد.

این فرایند چندین بار تکرار شد تا آنزیمی با فعالیت و انتخاب‌پذیری فضایی مناسب به دست آید.

🔬 این آنزیم چه توانایی جدیدی پیدا کرد؟

آنزیم‌های حاوی هِم پیش از این بیشتر برای انجام واکنش‌های انتقال نیتروژن روی آلکن‌های فعال‌تر، مانند استایرن‌ها، مورد مطالعه قرار گرفته بودند.

اما چالش اصلی این پژوهش، انجام این واکنش روی آلکن‌های غیرفعال بود؛ موادی که واکنش‌پذیری بسیار کمتری دارند.

پژوهشگران با مهندسی آنزیم توانستند این محدودیت را تا حد زیادی برطرف کنند و واکنش آزیرودیناسیون را روی طیف گسترده‌تری از آلکن‌های ساده انجام دهند.

همچنین بررسی‌های محاسباتی به پژوهشگران کمک کرد تا درک کنند جهش‌های ایجادشده چگونه محیط جایگاه فعال آنزیم را تغییر داده و باعث افزایش انتخاب‌پذیری فضایی شده‌اند.

💊 چرا این پژوهش برای داروسازی مهم است؟

این پژوهش به معنی کشف یک داروی جدید نیست؛ بلکه یک روش جدید برای ساخت مواد اولیه مهم دارویی ارائه می‌دهد.

اکسازولیدینون‌ها در شیمی دارویی اهمیت زیادی دارند و می‌توانند به‌عنوان واحدهای سازنده در طراحی و توسعه‌ی ترکیبات دارویی مختلف مورد استفاده قرار گیرند. برخی از مشتقات این ساختار نیز در پژوهش‌های مربوط به درمان عفونت‌های مقاوم، از جمله سل مقاوم به دارو، مورد توجه قرار گرفته‌اند.

از طرف دیگر، استفاده از آنزیم‌های مهندسی‌شده می‌تواند در آینده امکان انجام واکنش‌های شیمیایی با انتخاب‌پذیری بالاتر و مراحل سنتزی کمتر را فراهم کند و در صورت موفقیت در مقیاس صنعتی، احتمالاً به کاهش تولید مواد زائد نیز کمک کند.

⚠️ آیا این روش همین حالا آماده‌ی صنعت است؟
هنوز نه.

این مطالعه بیشتر یک اثبات امکان‌پذیری روش است و برای استفاده در مقیاس صنعتی، موضوعاتی مانند افزایش مقیاس تولید، پایداری آنزیم، بازده در مقیاس بالا، هزینه‌ی فرایند و امکان اجرای اقتصادی واکنش باید بیشتر بررسی شوند.

بنابراین اهمیت اصلی این پژوهش در حال حاضر، معرفی یک مسیر سنتزی جدید و زیست‌کاتالیستی برای تولید انتخابی اکسازولیدینون‌های کایرال است.

✨ جمع‌بندی
این پژوهش با ترکیب مهندسی آنزیم، تکامل هدایت‌شده و شیمی آلی، روش جدیدی برای ساخت انتخابی اکسازولیدینون‌های کایرال از آلکن‌های ساده ارائه کرده است.

مهم‌ترین دستاورد مطالعه، توانایی انجام انتخابی واکنش روی آلکن‌های غیرفعال و تولید ترجیحی انانتیومر موردنظر است؛ رویکردی که می‌تواند مسیر تازه‌ای برای ساخت مواد اولیه مورد استفاده در کشف و توسعه داروها ایجاد کند.