Biokatalyysi mahdollistaa haasteellisten yhdisteiden valmistuksen (Väitös: FM Riku Sundell, 24.10.2014, farmakologia, lääkekehitys ja lääkehoito)
Turun yliopistossa väittelevä Riku Sundell osoitti tutkimuksessaan, että haasteellisina pidettyjä kiraalisia yhdisteitä voitiin valmistaa lipaaseja hyödyntämällä suhteellisen yksinkertaisin keinoin. Sundellin tutkimien biokatalyyttisten lähestymistapojen tarkastelu on tärkeää, koska tutkimuksessa kehitettyjä keinoja voidaan hyödyntää myös lääkeaineiden valmistamisessa.
Väitöstutkimuksen päämääränä oli kehittää biokatalyyttisiä synteesimenetelmiä tuotteille, joiden valmistaminen perinteisemmin keinoin saattaisi olla vaikeaa. Enantio- ja regioselektiivisesti haasteelliset tuotteet, kuten erilaiset sokerijohdannaiset, valmistuivat lipaaseja hyödyntäen suhteellisen yksinkertaisin keinoin.
– Tutkimuksessa kehittämiäni keinoja voidaan kohdistaa myös muunlaisiin kohteisiin, esimerkiksi erilaisten kiraalisten lääkeaineiden enantiomeerien valmistamiseen. Enantiomeerit ovat fysikaalisesti lähes samalla tavalla käyttäytyviä saman yhdisteen peilikuvaisomeerejä, Sundell sanoo.
Biokatalyysi on vihreän kemian tärkeä osahaara. Entsyymit ovat biohajoavia ja toimivat usein ympäristöystävällisemmissä olosuhteissa kuin monet muut katalyysin keinot.
– Biokatalyysi voi mahdollistaa lyhyemmän synteesireitin kehittämisen. Silloin syntyy pienempi määrä jätettä, mikä on tietenkin myös ympäristöystävällisempää, Sundell toteaa.
Lääkeaineiden puhtaiden enantiomeerien valmistaminen vaatii synteettisten menetelmien kehittämistä
Tutkimuksessaan Sundell tarkasteli erilaisten yhdisteiden käyttöä lipaasien katalysoimissa reaktioissa. Tutkimuksen kohteena oli muun muassa heterosyklisten sekundääristen alkoholien enantiomeerien erottaminen kineettisen resoluution avulla sekä lipaasikatalyysin yhdistäminen kemialliseen katalyysiin dynaamisessa kineettisessä resoluutiossa, jolloin muodostettiin vain yhtä syanohydriiniasetaatin enantiomeeriä. Dynaamista kineettistä resoluutiota optimoitiin kombinatorisen kemian keinoin, vastaavaa dynaamista systeemistä resoluutiota tarkastelemalla.
Tutkimuksessa valmistettiin myös erilaisia sokerijohdannaisia regioselektiivisesti: suoralla lipaasin katalysoimalla transesterifikaatiolla α,β-dihydroksihappoestereitä sekä fluoria sisältäviä β-aminohappoestereitä, hyödyntämällä lipaasin katalysoimaa β-laktaamien enantioselektiivistä renkaan aukeamista. Tällöin entsyymaattisen menetelmän kyky erottaa toisistaan samankaltaisia funktionaalisia ryhmiä oli hyvin esillä.
– Lipaasikatalyysi mahdollisti myös sen, että tyypillisesti sokereiden kanssa käytettyä suojaryhmäkemiaa voitiin minimoida, Sundell kertoo.
Entsyymien kyky erottaa toisistaan niin kemiallisten yhdisteiden kolmiulotteisia rakenteita, kuten enantiomeerejä, sekä erilaisia funktionaalisia ryhmiä, kuten ketoneja ja alkoholeja, mahdollistaa niiden käytön vaativien kohteiden valmistamisessa.
– Tämänkaltaisten synteettisten menetelmien tutkiminen on tärkeää, sillä ne ovat samoja keinoja, joita lääkeaineiden puhtaiden enantiomeerien valmistaminen nykyään vaatii, Sundell sanoo.
***
Perjantaina 24. lokakuuta 2014 kello 12 esitetään Turun yliopistossa (päärakennus, Tauno Nurmela -sali, Yliopistonmäki, Turku) julkisesti tarkastettavaksi filosofian maisteri Riku Sundellin väitöskirja ”Studies on Lipase Selectivity for Preparation of Cyanohydrins, Sugar Conjugates and Secondary Alcohols” (Tutkimuksia lipaasien selektiivisyyteen syanohydriinien, sokerikonjugaattien ja sekundääristen alkoholien valmistamisessa). Virallisena vastaväittäjänä toimii professori Sergio Riva ICMR/CNR:stä Italiasta ja kustoksena professori Liisa T. Kanerva Turun yliopistosta.
FM Riku Sundell on syntynyt 1984 ja kirjoittanut ylioppilaaksi 2003 Luostarivuoren lukiosta. Filosofian maisteriksi Sundell valmistui 2010 Turun yliopistosta. Väitös kuuluu farmakologian, lääkekehityksen ja lääkehoidon alaan.