การวิจัยล่าสุดโดยสถาบัน Materia Medica แห่งเซี่ยงไฮ้ ซึ่งเป็นสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติจีน ได้เอาชนะปัญหาที่ซับซ้อนของการสังเคราะห์สฟิงโกลิพิด ซึ่งเมทิล - -ไซโคลเด็กซ์ตริน (M CD) มีบทบาทสำคัญ
กลุ่มวิจัยที่นำโดย Li Tiehai จากสถาบัน Materia Medica แห่งเซี่ยงไฮ้ ซึ่งเป็น Academy of Sciences แห่งประเทศจีน ได้พัฒนากลยุทธ์การสังเคราะห์เอนไซม์เคมีแบบเลียนแบบชีวภาพโดยอาศัย "โฮสต์-เคมีรับเชิญ" ซึ่งประสบความสำเร็จในการเตรียมสารสฟิงโกลิพิดที่มีโครงสร้างหลากหลายและซับซ้อนได้อย่างประสบความสำเร็จ
การศึกษานี้ใช้-การประกอบตัวเองของเมทิล - -ไซโคลเดกซ์ทรินกับแอมฟิฟิลิกไกลโคสฟิงโกซีน โดยฝังสายโซ่ไขมันเข้าไปในโพรงที่ไม่ชอบน้ำของไซโคลเดกซ์ทริน ขณะเดียวกันก็เผยสายโซ่น้ำตาลไปยังพื้นผิวที่ชอบน้ำ ซึ่งช่วยอำนวยความสะดวกให้ปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์ดำเนินไปอย่างราบรื่น
1. แก้ไขปัญหาการสังเคราะห์
สฟิงโกลิพิดเป็นชีวโมเลกุลทางชีวภาพที่ซับซ้อนซึ่งกระจายอยู่ทั่วไปในเซลล์และเนื้อเยื่อ โดยมีส่วนร่วมในกระบวนการทางสรีรวิทยาและพยาธิวิทยาที่สำคัญต่างๆ เช่น การจดจำเซลล์ การหลบหนีของภูมิคุ้มกัน การติดเชื้อของเชื้อโรค และการแพร่กระจายของเนื้องอก
เนื่องจากความแตกต่างโดยธรรมชาติและความซับซ้อนของโครงสร้าง จึงเป็นเรื่องยากมากที่จะแยกและรับไกลโคลิพิด-ที่กำหนดไว้อย่างดีและเพียงพอจากตัวอย่างธรรมชาติโดยตรง อย่างไรก็ตาม กฎการสังเคราะห์ทางเคมีถูกจำกัดโดยประสิทธิภาพการเชื่อมต่อที่ต่ำของโซ่น้ำตาลและไขมัน
ความสามารถในการละลายน้ำต่ำของสารตั้งต้นไกลโคลิพิดยังขัดขวางความก้าวหน้าของปฏิกิริยาของเอนไซม์อย่างมีประสิทธิภาพอีกด้วย ปัจจัยเหล่านี้ร่วมกันนำไปสู่ความท้าทายครั้งใหญ่ในการสังเคราะห์สฟิงโกลิพิดเชิงซ้อนที่มีโครงสร้างที่หลากหลาย
2. แกนหลักของกลยุทธ์นวัตกรรม
ทีมวิจัยที่นำโดย Li Tiehai ซึ่งตีพิมพ์ใน Journal of the American Chemical Society (JACS) ใช้โครงสร้างโมเลกุลที่เป็นเอกลักษณ์ของเมทิล - -cyclodextrin
เมทิล - -ไซโคลเดกซ์ทรินในตัว-ประกอบกับแอมฟิฟิลิกไกลโคซิลสฟิงโกซีนเพื่อสร้างโฮสต์-สารเชิงซ้อนแขก ซึ่งช่วยให้ส่วนของสายโซ่ไขมันฝังอยู่ในโพรงที่ไม่ชอบน้ำของมัน ในขณะเดียวกันก็เผยส่วนของสายโซ่น้ำตาลให้สัมผัสกับพื้นผิวที่ชอบน้ำ
วิธีการประกอบนี้เป็นอินเทอร์เฟซที่เหมาะสมที่สุดสำหรับ-ปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์ และผลิตภัณฑ์ไกลโคลิปิดที่เกิดขึ้นสามารถทำให้บริสุทธิ์ได้อย่างรวดเร็วผ่านการสกัดด้วยเฟสของแข็ง C18-
3. สร้างธนาคารน้ำตาลและไขมันที่หลากหลาย
ทีมวิจัยประสบความสำเร็จในการสร้างคลังสฟิงโกลิพิดที่เป็นกลางและเป็นกรดจำนวน 20 ตัวด้วยการแนะนำสายโซ่ไขมันที่สองอย่างมีประสิทธิภาพผ่านปฏิกิริยาอะซิเลชันแบบเลือกสรร โดยมีการดัดแปลงฟิวโคซิเลชันและเซียลาซิดิฟิเคชันที่แตกต่างกัน
คลังไกลโคลิพิดนี้รวมกลุ่มของไกลโคลิพิด-, ปมกลิโอ-, นีโอแลคโต- และแลคโต- ที่มีความสำคัญทางชีวภาพที่สำคัญ โดยจัดให้มีพื้นฐานที่เป็นวัสดุสำหรับการวิจัยรีเอเจนต์และวัคซีนเพื่อการบำบัดภูมิคุ้มกันที่มีพื้นฐานจากไกลโคลิพิด
4. มีแนวโน้มการใช้งานในวงกว้าง
นอกเหนือจากการประยุกต์ใช้ในการสังเคราะห์ไกลโคลิพิดแล้ว เมทิลเบตา-ไซโคลเด็กซ์ตรินเองยังแสดงให้เห็นถึงคุณประโยชน์อย่างกว้างขวางในด้านการแพทย์อีกด้วย สามารถเพิ่มความสามารถในการละลายและการดูดซึมของยา เพิ่มประสิทธิภาพของยาหรือลดขนาดยา ปรับหรือควบคุมอัตราการปลดปล่อยยา ลดพิษและผลข้างเคียงของยา และเพิ่มความเสถียรของยา
สิทธิบัตรล่าสุดแสดงให้เห็นว่า M CD และการเตรียมการของ M CD ยังสามารถใช้เพื่อเตรียมยายับยั้งการสร้างกระดูก ซึ่งเป็นกลยุทธ์การรักษาแบบใหม่สำหรับโรคกระดูกพรุนและการควบคุมการรักษากระดูกหัก
กลยุทธ์การสังเคราะห์ทางชีวภาพโดยใช้เมทิล - -ไซโคลเด็กซ์ตรินไม่เพียงชดเชยการขาดเทคโนโลยีการสร้างคลังไกลโคลิพิดในการวิจัยด้านวิทยาศาสตร์น้ำตาลเท่านั้น แต่ยังให้วิธีการใหม่สำหรับการสังเคราะห์ไกลโคลิพิดเชิงซ้อนอย่างมีประสิทธิภาพอีกด้วย
