CHEMISTRY: MYSTERY # 9/ MISTERIO No.9

Can We Devise New Ways To Create Drugs?

The core business of chemistry is a practical, creative one: making molecules, a key to creating everything from new materials to new antibiotics that can outstrip the rise of resistant bacteria.

In the 1990s one big hope was combinatorial chemistry, in which thousands of new molecules are made by a random assembly of building blocks and then screened to identify those that do a job well. Once hailed as the future of medicinal chemistry, “combi-chem” fell from favor because it produced little of any use.

But combinatorial chemistry could enjoy a brighter second phase. It seems likely to work only if you can make a wide enough range of molecules and find good ways of picking out the minuscule amounts of successful ones. Biotechnology might help here—for example, each molecule could be linked to a DNA-based “bar code” that both identifies it and aids its extraction. Or researchers can progressively refine the library of candidate molecules by using a kind of Darwinian evolution in the test tube. They can encode potential protein-based drug molecules in DNA and then use error-prone replication to generate new variants of the successful ones, thereby finding improvements with each round of replication and selection.

Other new techniques draw on nature’s mastery at uniting molecular fragments in prescribed arrangements. Proteins, for example, have a precise sequence of amino acids because that sequence is spelled out by the genes that encode the proteins. Using this model, future chemists might program molecules to assemble autonomously. The approach has the advantage of being “green” in that it reduces the unwanted by-products typical of traditional chemical manufacturing and the associated waste of energy and materials.

David Liu of Harvard University and his co-workers are pursuing this approach. They tagged the building blocks with short DNA strands that program the linker’s structure. They also created a molecule that walks along that DNA, reading its codes and sequentially attaching small molecules to the building block to make the linker—a process analogous to protein synthesis in cells. Liu’s method could be a handy way to tailor new drugs. “Many molecular life scientists believe that macromolecules will play an increasingly central, if not dominant, role in the future of therapeutics,” Liu says.

¿ Podemos Idear Nuevos Formas de Hacer 

Fármacos?

La actividad principal de la química es de carácter práctico, creativo: hacer que las moléculas, una clave para la creación de todo, desde nuevos materiales para nuevos antibióticos que pueden superar el surgimiento de bacterias resistentes.

En la década de 1990 una gran esperanza era la química combinatoria, en la que miles de nuevas moléculas  hechas por un conjunto aleatorio de bloques de construcción eran  examinadas para identificar a aquellas que trabajaban bien . Una vez aclamado como el futuro de la química médica, "combi-chem" cayó en desgracia, ya que se produce muy poco para cualquier uso.

Pero la química combinatoria podría disfrutar de una segunda fase más brillante. Parece probable que podría funcionar si se pueden hacer una gran variedad de moléculas suficiente y encontrar una buena manera de escoger las cantidades minúsculas exitosas. La biotecnología podría ayudar aquí, por ejemplo, cada molécula puede estar vinculada a un "código de barras" basado en el  ADN  que tanto la identifica como ayuda a su extracción. O los investigadores progresivamente puede refinar la biblioteca de moléculas candidatas mediante una especie de evolución darwiniana en el tubo de ensayo. Se pueden codificar moléculas potenciales de fármacos  basadas ​​en proteínas en el ADN y luego usar la replicación  para generar nuevas variantes de las que tienen éxito, encontrando así mejoras con cada ronda de replicación y selección.

Otras nuevas técnicas se basan en la capacidad de la naturaleza para unir fragmentos moleculares en arreglos preestablecidos. Las proteínas, por ejemplo, tienen una secuencia precisa de aminoácidos debido a que la secuencia es establecida por los genes que codifican las proteínas. Utilizando este modelo, los químicos pueden programar futuras moléculas para reunirse de forma autónoma. El enfoque tiene la ventaja de ser "verde" en el que se reducen los subproductos no deseados típicos de fabricación de productos químicos tradicionales y los desperdicios asociados de energía y materiales.

David Liu, de la Universidad de Harvard y sus colegas están llevando a cabo este enfoque. Marcaron los bloques de construcción con hebras cortas de ADN que programa la estructura del vinculador. También crearon una molécula que camina a lo largo del ADN, leyendo sus códigos y uniendo secuencialmente  moléculas pequeñas para el bloque de construcción para hacer el enlazador-un proceso análogo a la síntesis de proteínas en las células. El método de Liu podría ser una forma práctica de adaptar nuevos medicamentos. "Muchos biólogos moleculares creen que las macromoléculas  jugarán un papel central, sino es que un papel dominante en el futuro de la terapéutica", dice Liu.