向U化学家提供100万美元的赠款可以加速药物开发

犹他大学化学系的MichaelGrünwald、Ryan Looper 和 Rodrigo Noriega 从 WM Keck 基金会资助研究结晶过程目前不可预测的方面获得 100 万美元的赠款。分子如何聚集在一起形成固体结构的准确模型将有助于节省开发新药物和工业材料的时间，因为研究人员将能够绕过冗长且昂贵的筛选过程。

“开发一种有效、安全和负担得起的新药是一个非常昂贵和耗时的过程，”Michael Grünwald 说。“通过我们对药物分子如何结晶的研究，我们希望真正加快速度，以便新的抗生素或抗病毒药物能够更快、更便宜地到达患者手中。”

用研究人员的话来说，预测分子将如何形成晶体是“异常困难的”。晶体是原子或分子以重复模式排列，通过它们之间的吸引力结合在一起。虽然这些原子或分子，就像乐高积木一样，可能以许多不同的方式排列，但热力学原理表明，它们将简单地将自己排列在晶体结构中，以最大限度地发挥它们的有利相互作用，就像磁铁按照由它们之间的磁力。这一原理适用于许多简单的晶体物质，如食盐或金，它们只有一种或两种类型的原子，并且总是形成相同的晶体结构。

不幸的是，它通常不适用于有机药物分子。这些分子由数十或数百个原子组成，可以产生多种晶体结构。通常，在开发新药时，这些结构中只有一个具有“金发姑娘”特性，即足够稳定以至于药物不会降解，但又不稳定到可以溶解在人体内。确定这些不同的晶体结构或多晶型物中哪些是正确的，以及如何可重复地制造正确的多晶型物需要专门的研究团队、大量的实验和时间——最终会延迟向患者提供救命药物的时间。

Grünwald、Looper 和 Noriega 以及研究生和博士后研究人员有一个想法，可能有助于简化预测晶体结构的过程。目前的晶体形成模型假设晶体是一次构建一个分子。但 U 团队提出，它们很可能是由两个、三个或更多分子构成的块，称为低聚物，并且这个过程不是导致热力学青睐的晶体结构，而是选择动力学青睐的结晶途径。从动力学上看，在一个过程中优先于另一个过程只是意味着选择更快的选项——就像选择 X 餐厅而不是 Y 餐厅一样，因为即使你更喜欢 Y 的食物，但在 X 的等待时间要短得多。

该团队汇集了以不同方式研究化学的不同研究人员：Grünwald 是一位化学理论家，他开发计算机模拟来描述化学过程，Noriega 是一位研究溶液中分子行为的光谱学家，Looper 是一位药物化学家准备和研究新的原料药。“结合我们的专业知识将使我们能够建立新模型，将它们与实验进行比较并提取见解以设计新的化学系统，”Noriega 说。作为一个团队，他们的目标是创建一套工具来帮助其他化学家选择他们想要的晶体结构并快速、纯净地生产它们。

“新药物分子的晶体结构预测有可能通过加快开发过程和降低成本来真正影响人们的福祉，”Looper 说。“我对我们改进药物开发过程的想法感到兴奋，但许多问题仍未得到解答。热力学可能无法准确预测结晶的想法在该领域颇具争议。凯克基金会对我们研究的支持对于提供新证据来说服科学家以不同的方式思考至关重要。”