虽然大自然可以生成各种各样的化学物质,可以治疗癌症,诱发奇异的幻觉,但并不能对其进行“批量生产”。制药企业和医学研究人员需要罕见或难以从大自然获得的东西时,他们往往会求助于化学家。以下是科学家在实验室合成的9种最不同寻常的化学物质。
PART 01
抗击禽流感的莽草酸
2005年,当治疗禽流感的药物达菲(tamiflu)出现延期交货时,有人担心这种遏制禽流感扩散的药物会不够,人们由此人心惶惶。然而,研究人员后来在中国八角(香料)中发现了制造达菲的物质——莽草酸,导致这种材料供不应求。
禽流感危机发生前几年,约翰·帕拉克(John Pawlak)和格伦·波奇托尔德(Glenn Berchtold)在麻省理工学院的实验室中成功制成这种宝贵的酸性物质。尽管他们的方法给人留下深刻印象,但在商业上却行不通。幸运的是,一些实验室已经找到了替代方法。
PART 02
白藜芦醇可能有助延年益寿
适度喝红葡萄酒被认为对人体有许多益处,但科学家一直不确切清楚其中的原因。有些科学家认为,在葡萄皮中发现的化学物质——白藜芦醇(resveratrol)能使人体仿佛如坚持低热量饮食一般运转。还有研究人员认为,红葡萄酒的健康益处源自抗氧化剂或原花青素。不过,任何可以延年益寿的物质定会引起人们广泛兴趣。因此,一些科学家一直在培育白藜芦醇和类似物质,因为他们认为这些物质具有延年益寿的功效。
PART 03
四氢大麻酚
针对某些疾病,医生常采用大麻药物进行治疗。但是,大麻中的活性成分——四氢大麻酚(THC)却极难提取。即使许多研究人员已成功制成该物质,但其成果常遭受化学分子污染,导致与真正的四氢大麻酚略有差别,进而未能发挥相同功效。为此,斯坦福大学的研究团队(Barry Trost和Kalindi Dogra)采用了钼催化剂来合成四氢大麻酚,并成功地避免了上述问题。默克公司和美国国立卫生研究院也资助了该项研究,结果表明,钼催化剂确实具有很高的效力。然而,目前种植大麻仍是制造四氢大麻酚最有效的方法。
PART 04
雪卡毒素
如果食用了有毒的鱼,你会开始注意到,冷的东西给人炙热般的感觉,热的东西给人冰凉的感觉。这种不同寻常的病症是由雪卡毒素引起的。雪卡毒素可能是地球上最奇特的毒物。雪卡毒素是一种个头大的分子,由细菌生成,存在于热带掠食性鱼类(如红鲷鱼)的肉中。由于雪卡毒素的大小和复杂性,有机化学家将制成雪卡毒素的挑战当作一种乐趣,但同样重要的是,他们身边应该有充足的雪卡毒素可用,以便试验用于治疗疾病。幸运的是,日本大阪大学研究人员井上雅之和平间智广(Masahiro Hirama)成功发明了人造雪卡毒素。
PART 05
天然迷幻剂鼠尾草
“迷幻”鼠尾草比其他任何一类天然迷幻剂都有效力,可能还具有抗抑郁功效。鼠尾草所含的活性成分Salvinorin A可以诱发一种称为“kappa型阿片受体”的蛋白,扰乱你的思想。研究表明,kappa型阿片受体会影响情绪、食欲、疼痛和上瘾行为。
还有研究人员一直在对“迷幻”鼠尾草进行人工合成。日本新泻大学研究人员在一个20步的进程中,从零开始制造这种药物。由美国俄荷华大学科学家托马斯·普利辛扎诺(Thomas Prisinzano)领导的另一个研究小组创新性地提出了生成类似化学分子的方法,这种化学分子可被用以研究神经系统。每种化学物质对大脑的影响都稍有不同,研究人员通过对动物实验,已经对Salvinorin A的未来用途有了深入了解。
PART 06
帮助揭开癌症工作机制的鬼笔毒环肽
如果不小心吃了毒菇“白毒伞”,你人生的下一站恐怕会是太平间。白毒伞含有一种称为amantin的化学物质,amantin会破坏你的肝脏和肾脏。除此之外,白毒伞还含有一种称为鬼笔毒环肽(phalloidin)的有毒物质,这种物质一般吸附在细胞支架上。鬼笔毒环肽的致命性不强,具有一个颇富前景的用途:通过让这种毒素吸附于荧光染料上面,研究人员可以研究细胞的内部工作机制,窥视细胞如何分裂。通过这些观察,他们可以揭开癌症工作机制和组织生长之谜。
美国加州大学圣克鲁斯分校的两位化学家斯科特·洛基和劳拉·舒利斯科(Laura Schuresko)利用一种称为固相合成(solid-phase synthesis)的方法,制造出这种致命物质。
PART 07
柏克利酸
在距离美国蒙大拿理工学院校园不远处的荒废的柏克利露天矿坑(Berkeley Pit)内,是一条流淌着有毒液体的湖泊。湖水高度酸性,里面处处是重金属,长满了奇异的菌类。另外,湖水还含有一种微生物,这种微生物可能是治疗卵巢癌的良药。
唐·斯蒂尔勒和安德里亚·斯蒂尔勒(Andrea Stierle)在2006年发现这种微生物可以产生具有救命潜力的化学物质,并根据柏克利露天矿坑将其命名为柏克利酸(Berkelic Acid)。3年后,布兰迪斯大学的巴里·斯奈德及其同事从零开始制成这种宝贵的物质。尽管斯奈德“13步”良方并不是特别有效,但确实向世界提供了深入了解潜在药物的方法。
PART 08
最有效的抗癌药物之一紫杉醇
作为目前市面上最有效的抗癌药物之一,紫杉醇(TAXOL)取自太平洋紫杉。20世纪60年代,研究人员在一个政府项目中发现了紫杉醇,这个项目旨在在植物萃取物中发现有用药物。紫杉醇在首次人体试验中就表现出良好的前景,但环保主义者意识到,萃取更多紫杉醇将会使太平洋紫杉濒临灭绝。于是,研究人员开始争相在实验室中制造这种药物。
皮埃尔·庞蒂尔(Pierre Potier)领导的一个法国研究小组在1988年成功制成紫杉醇。但他们的方法效率过低,无法进行批量生产。美国佛罗里达州立大学化学家罗伯特·霍尔顿在法国研究小组的基础上,于1994年首次提出了在实验室制造紫杉醇的切实可行的方法。
其他研究人员也纷纷仿效,有些还尝试通过更先进的输送系统(delivery systems.)改善最早开发的药物。目前市面上就存在包括多烯紫杉醇(Docetaxel)在内的多种与紫杉醇有关的抗癌药物。美国食品药品管理局已批准生产紫杉醇纳米制剂(Abraxane),这是一种将紫杉醇包在蛋白纳米颗粒中的药物。
PART 09
可用作止痛药的225H
一种在两栖动物身上发现的化学物质225H是离子通道阻滞剂(blocker)。这意味着它可以改变神经系统的“总开关”,这一发现对神经系统科学研究人员来说具有重大意义。225H还被用作止痛药,或是用以帮助吸烟者戒烟。但问题是225H在自然界十分罕见。
美国新奥尔良大学的研究人员马克·特鲁德尔(Mark Trudell)碰巧从事上述两方面的研究。他发明了抗击吸毒上瘾的化学物质,还通过有毒青蛙合成了某些有用的分子。通过将这两方面的专长结合起来,特鲁德尔在实验室中成功制造出225H:利用一系列化学反应将可卡因转变为这种梦寐以求的化合物。如今,对225H的测试不必再依赖于这些两栖动物。
转自:“豌豆工作室”微信公众号
如有侵权,请联系本站删除!