俄克拉荷马大学的一个研究小组率先开发出一种可以加速药物发现并降低药物开发成本的方法。他们的研究成果发表在《美国化学会志》上，介绍了一种安全、可持续的方法，可以在室温下将单个碳原子插入药物分子中。这些原子具有灵活的多样化处理能力，可用于进一步修饰，使研究人员能够在不损害敏感结构的情况下增强化学多样性。

氮原子和含氮环(称为杂环)在药物研发中起着至关重要的作用。由俄克拉荷马大学校长教授Indrajeet Sharma领导的研究团队发现了一种改变这些杂环的方法，只需使用一种名为亚磺酰基卡宾的快速反应化合物，添加一个碳原子即可。这种被称为骨架编辑的方法可以将现有分子转化为新的候选药物。

他说：“通过在研发后期选择性地在这些现有的药物杂环上添加一个碳原子，我们可以在不改变其功能的情况下改变分子的生物学和药理学特性。这可能会在药物研发领域开辟未知的化学领域。”

先前的研究已经证明了类似的概念，但依赖于潜在的爆炸性试剂，表现出有限的功能组兼容性，并对工业规模应用构成重大的安全隐患。

Sharma 团队开发了一种可在室温无金属条件下生成亚磺基卡宾的稳定试剂，产率高达 98%。避免使用金属基卡宾有助于降低环境和健康风险，因为已知许多金属对人体具有一定程度的毒性。研究人员还在探索这种化学技术如何彻底改变制药科学中一个快速发展的领域——DNA编码化合物库(DEL)技术。DEL平台使研究人员能够快速筛选数十亿个小分子，以确定它们是否具有与疾病相关蛋白质结合的潜力。

该团队的新型碳插入策略无需金属，且在室温下即可完成，使其成为DNA编码文库的理想选择。与其他需要刺激性化学物质或高温的反应不同，这种新方法可在亲水性液体中进行，并且足够温和，可用于处理附着在DNA上的分子。

通过与贝勒医学院 Damian Young 团队合作，Sharma 的方法实现了精确的骨架编辑，显著增强了 DEL 库的化学多样性和生物相关性。重要的是，这恰恰是药物研发中的两个关键瓶颈。

“许多药物的成本取决于生产步骤的数量，制药公司对减少这些步骤的方法很感兴趣。在研发后期添加一个碳原子可以降低新药的成本。这就像翻新一栋建筑，而不是从头开始建造，”夏尔马说。“通过使这些药物更容易大规模生产，我们可以降低全球人口的医疗保健成本。”

更多信息： Prakash Kafle 等人，《亚磺酰基卡宾介导的碳原子插入用于N-杂环化合物的后期官能化》，《美国化学会志》 (2025)。期刊信息： 美国化学会志