「無限の可能性」：分子を原子ごとに変える化学者

「骨格編集」と呼ばれる新しい方法は、物質を変更するための大幅に簡素化された方法を提供し、個別化医療と持続可能なプラスチックにおける世界を変えるイノベーションへの道を開きます

マーク・レビンに自分の仕事の何が興奮しているのか尋ねてみると、シカゴ大学の化学准教授は詩人としても活躍できるかもしれない。 「私たちは、宇宙の他のどこにも存在したことのないもの、そして私たちが介入しなければ決して存在しなかったものを作ることを核とする唯一の科学分野の 1 つです。」と彼は熱心に述べています。 「私たちは物質を原子レベルで操作して、思いつく限りのあらゆる目的に合わせて形を整えることができます。」

存在しなかったであろうものの中には、人類にとって計り知れない価値のあるものもあります。 合成染料からセルロイド、素材から医薬品に至るまで、合成化学は私たちの世界をより豊かにし、私たちが長生きして世界を楽しむのに役立ちました。

十分な努力があれば、今日の化学者は想像できるほとんどすべての分子を合成できますが、その方法は限られており、入手可能な分子構成要素に依存しており、潜在的に多くの手順が必要です。 「これを行うために採用されているアプローチは、既存の分子に他の化学基を追加することであり、これにより分子の周囲のみが変化します」とカリフォルニア大学バークレー校の化学者リッチモンド・サーポン教授は説明する。

既存の分子をより根本的に変更する場合、たとえば多くの有機化合物の中心にある炭素原子の環内などについて、レビンはそれらの原子と結合を子供のティンカートイのセットのコネクターやロッドに例えています。おもちゃを見て、それを変える最善の方法は、いらない部分を取り外して、新しいものを取り付けることだと思います」と彼は言います。 「私たちにはそれを化学的に行う能力がないことが、いつも気になっていました。」

つまり、今まではそうではありませんでした。

Levin と Sarpong は、革新的なゲノム編集技術 Crispr-Cas9 に一部インスピレーションを得て、分子内の個々の原子を挿入、削除、交換する新しい方法を開発している数少ない化学者の一人です。 彼らはそれを「骨格編集」と呼び、それが自分たちの分野、そして私たちの世界を変えることを望んでいます。

「編集」という言葉は、化学者がナノスケールのピンセットを使って原子を変更することを思い起こさせますが、それは効率的とは程遠いでしょう。 レビン氏は、「ほくろを作りたければ、ピンセットを使って 1,023 回作る必要があるでしょう」と化学で使用される測定単位を引き合いに出して説明します。

代わりに、この新しいアプローチでは、化学試薬、触媒、または光を利用して、何京回も編集を実行します。 「私たちが本質的にやっているのは、ピンセットのように動作する分子を設計することです」とレビン氏は説明する。

その意味で、骨格編集は確立された合成化学の継続であり、単一のツールというよりも増え続けるツールボックスです。 「それは一つではありません」とサーポン氏は言う。 「これは、物事の新しい見方を引き起こし、5年前には想像できなかった結果を生み出しているコンセプト、考え方です。」

少なくともサルポン氏とレビン氏にとって最も興味深い成果の一部は、薬剤設計に関するものです。

科学者は通常、疾患において何らかの役割を果たす生物学的標的を特定し、次に何十万もの分子をスクリーニングして、それと相互作用する可能性のある「ヒット」化合物を見つけることによって新薬を製造します。 「創薬プロジェクト用の分子の製造には、多くの化学ステップと多大な時間が必要です」と、ファイザーの合成、炎症、免疫学、抗感染症化学の責任者であるデイビッド・ブレークモア氏は認めます。

ここ数十年で、これはコンピュータを使って行われることが多くなり、いわゆるインシリコスクリーニングは今や非常に進歩しているため、合成化学が追いつくのに苦労することもあります。

ケンブリッジに本拠を置く創薬会社クレセットの最高経営責任者（CEO）ロバート・スコフィン博士は、「理にかなっているように見える分子や、化学の法則にすべて従った分子を設計することはできる。すると合成担当者はそれを見て『ごめんなさい』と言うだろう」と語る。 、本当にそこに行くことはできません、そうでなければ、そこに行く価値が非常に高いので、そこに行く価値はありません。」