最常见的药物类型之一是被称为"小分子药物"的类别。这包括你习惯服用的药片，如布洛芬，但该类别涵盖从湿疹到癌症等各种疾病的药物。
然而，当研究人员想要创造一种新的小分子药物来治疗疾病时，这个过程漫长而复杂——它始于制造用于测试的化合物本身。
芝加哥大学(University of Chicago)化学家的一项新突破展示了如何通过将碳氧对替换为氮原子来轻松定制分子。在某些情况下，这一过程可以从10个步骤减少到仅需一两个步骤。
研究团队希望这一发现（于4月30日发表在《科学》(Science)杂志上）能够加速药物发现过程。
"这是实现'想象一个分子然后制造它'目标的又一强力工具——像许愿一样组装分子，"芝加哥大学研究生、论文第一作者张子宁(Zining Zhang)表示。
结构至关重要
从头开始创建分子是困难的。这不像伸手去拿一盒散装的乐高积木。它更像是从一盒已经部分组装好的乐高模型开始，并将这些模型拼凑成你想要的结构——但有关于何时以及如何拆解部件的严格规则。
你所制造的结构非常重要。当你在制造药物时，微小的变化——比如移动单个氮原子——会对最终产品产生巨大影响。这个单一原子可能决定药物是能够与体内正确的蛋白质结合，还是失败。
但当研究人员想要测试分子的不同版本以查看哪个效果最佳时，他们必须费力地弄清楚如何构建每个新迭代。
"因此，我们试图解决的问题是，我们能否找到一种更快的方法来引入包含氮原子的多种不同结构变体？"芝加哥大学化学教授、论文资深作者董广斌(Guangbin Dong)表示。
研究团队希望这一发现能够加速药物发现过程。
在这种情况下，科学家们想要看看是否能够找到一种方法，轻松地用氮原子替换小分子中常见的羰基团（由成对的碳和氧原子组成的结构）。
此前，董广斌(Guangbin Dong)实验室已经找到了一种在制造新药时更轻松移动这些羰基团的方法。但他们也希望给予研究人员在需要时移动氮原子的能力。
"氮原子的位置很重要，因为它通常是与体内活性位点相互作用的部分，所以我们希望能够轻松移动它，"张子宁(Zining Zhang)解释道。
该团队能够找到一种更简单的方法，使用一种名为NAHA的成分，它可以抓住羰基并裂解其键。然后，通过一系列像编排好的舞者交换舞伴一样的动作，空出的位置被氮原子填充。
科学家们表示，这个过程简单、有效且成本低廉。他们还指出，该技术的设计允许许多不同类型的附着物（称为官能团）兼容，即使是那些通常难以成功整合的官能团也是如此。
"这有点像梦想中的反应，"张子宁(Zining Zhang)说，"所以看到它起作用真的很令人欣慰。"
董广斌(Guangbin Dong)补充说，该团队计划继续追求这一方向。
"我们希望能够将羰基替换为所有可能的重要原子，"他说。
论文的其他作者包括访问本科生梁哲瀚(Zhehan Liang)和研究生叶荣(Rong Ye)。
引用："通过羰基到氮原子交换实现在sp3丰富骨架中的氮扫描。" 张子宁(Zining Zhang)等
资助：美国国家普通医学科学研究所、百时美施贵宝(Bristol Myers Squibb)奖学金。
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