韓國科學(xué)技術(shù)院（KAIST）日前宣布，其研究團隊成功開發(fā)一項新技術(shù)，能夠精確“編輯”某些藥物分子中的單個關(guān)鍵原子。這一突破將使得調(diào)整藥物分子的有效性更加容易和迅速，有望提高新藥研發(fā)效率。相關(guān)研究論文已于近期發(fā)表在美國《科學(xué)》雜志上。

許多藥物分子雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但其療效往往取決于分子中的單個關(guān)鍵原子。例如，氧原子和氮原子在增強抗病毒性能方面起著重要作用。通過引入特定的原子，藥物的效力可能會發(fā)生顯著變化，這種現(xiàn)象被稱為單原子效應(yīng)。

然而，要評估和利用單原子效應(yīng)面臨巨大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)方法需經(jīng)過多步合成反應(yīng)，過程繁瑣且成本高昂。這是因為藥物有效成分通常是雜環(huán)化合物（含氧或氮的環(huán)狀結(jié)構(gòu)有機物），分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，選擇性地替換單個原子非常困難。

韓國研究團隊通過引入一種利用光能的光催化劑克服了這一挑戰(zhàn)。他們開發(fā)了一種充當“分子剪刀”的光催化劑，可以自由切割和連接常見的五元環(huán)狀結(jié)構(gòu)，單步轉(zhuǎn)化復(fù)雜分子。

研究人員在室溫和大氣壓條件下，通過光催化劑直接將呋喃（含單個氧原子的五元雜環(huán)）中的氧原子替換為氮原子，以生成吡咯（含單個氮原子的五元雜環(huán)），而吡咯在藥物中廣泛使用。此前要將呋喃轉(zhuǎn)化為吡咯，通常是通過高溫?zé)峤饣蚋吣茏贤饩€照射來克服呋喃的穩(wěn)定性，前者需要超過400攝氏度的高溫，后者的吡咯生產(chǎn)效率較低。

研究人員表示，這項新技術(shù)利用光能取代苛刻的轉(zhuǎn)化條件，具有很高的通用性。即使應(yīng)用于復(fù)雜的天然化合物或藥物分子，該技術(shù)也能實現(xiàn)選擇性“編輯”。這為制藥領(lǐng)域的核心課題——篩選候選新藥打開新的大門。