Хіміки знайшли простий шлях синтезу антивірусного препарату мовнупіравіру, що застосовується при лікуванні ковида. Вчені використовували дешеву рібозу як вихідну речовину і розробили біокаталітичний процес, що дозволив синтезувати блискавку в три стадії. Вихід ліків збільшився в сім разів порівняно з розробленим раніше синтезом. Дослідження опубліковано в журналі.
Молнупіравір - експериментальний противірусний препарат компаній Merck & Co і Ridgeback, який, згідно з результатами третьої фази клінічних випробувань, зменшує ризик госпіталізації і смерті пацієнтів з ковидом на 50 відсотків. Зараз його отримують у 10 стадій з рибози та урацилу з виходом продукту менш ніж 10 відсотків. Сильне зниження виходу пов'язане з кількома стадіями введення і зняття захисних груп, потрібних для збільшення селективності перетворень. Однак у живих організмах схожі на мовнупиравір молекули легко виходять без використання захисних груп за допомогою біокаталітичних модифікацій рибози.
Вчені під керівництвом Джона Макінтоша (John A. McIntosh) і Патріка Фієра (Patrick S. Fier) з фармацевтичної компанії Merck & Co поставили собі завдання розробити простий і прямолінійний шлях синтезу препарату мовнупіравіра, ґрунтуючись на знаннях про біосинтез схожих сполук. Схема отримання повинна була включати в себе як мінімум три стадії: ацилювання рибози, введення азотистої основи і перетворення однієї з його карбонільних груп на оксим. З декількох варіантів послідовності проведення трьох реакцій вчені вибрали той, який дозволяв виділяти стабільні продукти найбільш просто і ефективно. Автори планували почати синтез з відомої реакції ацилювання 5-го положення рібози, потім провести раніше невідому ферментативну реакцію з урацилом, а після цього перетворити карбонільну групу урацила на оксим.
Хіміки почали дослідження з пошуку відповідних ферментів для проведення другої стадії, припускаючи, що фермент MTR-кіназа (5-methylthioribose kinase) дозволить ввести в 1-е положення ацильованої рібози фосфатну групу, яка потім заступиться під дією урацила в присутності ферменту уридінфосфорилази. У результаті кількох скринінгів вченим вдалося знайти відповідні ферменти і додатково збільшити їх ефективність за допомогою спрямованої еволюції.
Далі автори зіткнулися з проблемою розробки методики синтезу при великих завантаженнях (десятки грамів) вихідних речовин. Їм потрібно було знайти метод каталітичної регенерації АТФ з АДФ після стадії фосфорилювання, а також позбутися від отримуваного в ході реакції заміщення фосфату для зміщення рівноваги реакції в бік продуктів. Хіміки вирішили проблему за допомогою ще двох біокаталітичних реакцій. Вони почали додавати в реакційну суміш ацетилкіназу, яка каталізує реакцію синтезу АТФ з АДФ і ацетилфосфату. Останній виходив у реакції фосфату з піруватом у присутності ферменту піруватоксидази. Так, фосфат, який побічно отримується, служив джерелом фосфатної групи для реакції фосфорилювання ацильованої рібози і не накопичувався в реакційній суміші.
В останній стадії синтезу головним завданням вчених був пошук нетоксичного активуючого реагенту для перетворення карбонільної групи в оксим під дією солі гідроксиламонія. В результаті підбору умов виявилося, що гексаметілдисилазан в присутності імідазолу і гідросульфату амонію при 80 градусах Цельсія не тільки потрібним чином активував карбонільну групу, але і вводив дві ліпофільні триметилсилильні групи в кільце рібози, що спростило виділення і очищення продукту. Введені групи легко видалялися при зміні кислотності середовища, що дозволило провести останню стадію синтезу з практично кількісним виходом.
Так, вчені розробили трьохстадійний синтез мовнупіравіру, що включає в себе прості і нетоксичні вихідні реагенти і кілька ферментів. Метод виявився ефективнішим за попередній приблизно в сім разів і дозволив отримати препарат із загальним виходом 70 відсотків у розрахунку на рібозу. Чистота продукту після виділення перевершувала 99,5 відсотків. Крім того, в ході синтезу ліки вчені розробили кілька раніше невідомих зручних перетворень.
Мовнупиравір - не єдині ефективні ліки від ковиду. Раніше ми писали про дослідження препарату «Паксловид» від компанії Pfizer. Вчені показали зниження ризику госпіталізації при його прийомі на 89 відсотків.