Vědci z Univerzity Innsbruck, mezi kterými byl i Ondřej Kováč z katedry organické chemie Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého, jako první na světě pomocí nové metody synteticky připravili složitou chemickou látku ganoapplanin ze skupiny komplexních polycyklických meroterpenoidů obsažených v houbách rodu Ganoderma. Odvary z těchto hub jsou známé již z tradiční čínské medicíny, jelikož mají díky obsahu přírodních meroterpenoidů výrazné antioxidační, protinádorové, protizánětlivé a antimikrobiální účinky. Syntetická produkce polycyklických meroterpenoidů otevírá dveře k jejich dalšímu výzkumu a případnému využití ve farmaceutickém průmyslu. Výsledky vědecké práce zaměřené na chemickou organickou syntézu meroterpenoidů byly publikovány v prestižním časopise Journal of American Chemical Society (JACS).
„Pomocí syntetické strategie, na jejímž vývoji jsem se s kolegy z Innsbrucku podílel, lze v laboratoři připravit komplexní polycyklické meroterpenoidy. To nám umožní další cílené studium těchto biologicky aktivních přírodních produktů,“ uvedl Ondřej Kováč. Vědci z Univerzity Innsbruck už zahájili biologické testování synteticky připraveného ganoapplaninu, které by mělo odkrýt jeho potenciál v oblasti vývoje nových léčiv. Vyvinutou metodu pro syntetickou produkci zároveň aplikovali i na přípravu dalších Ganoderma meroterpenoidů.
Z biologického hlediska ganoapplanin vykazuje inhibující aktivitu vůči CaV3 iontového kanálu, který hraje důležitou roli zejména pro funkci srdce a mozku. „Jelikož jsou tyto iontové kanály zapojeny do širokého spektra fyziologických funkcí, jedná se o jeden z hlavních molekulárních cílů v biomedicínském výzkumu. Ganoapplanin je proto řazen mezi potenciální nová terapeutika proti neurodegenerativním onemocněním, jako je například epilepsie nebo Parkinsonova choroba. Může se tak stát výchozím bodem pro vývoj nových účinnějších terapeutik,“ podotkl Ondřej Kováč.
Meroterpenoidy obsažené v houbách rodu Ganoderma patří do početné skupiny přírodních produktů vyznačující se širokou strukturní různorodostí. „Nyní je známo více než 100 izolovaných zástupců meroterpenoidů z hub patřících do rodu Ganoderma. Významná biologická aktivita extraktů z těchto hub přiměla vědce k izolaci jednotlivých látek a jejich následnému studiu. Některé izolované přírodní látky byly následně zařazeny mezi žhavé kandidáty s významným terapeutickým potenciálem,“ uvedl Ondřej Kováč.
Další výzkum a případné využití meroterpenoidů ale dosud limitovala jejich dostupnost z hub rodu Ganoderma. Například pro případnou klinickou fázi testování účinků meroterpenoidů totiž vědci musí mít k dispozici velké množství těchto látek, které by vyžadovalo zpracování obrovského množství této houby, což by mohlo ohrozit celý ekosystém rodu Ganoderma. Vědci proto už před časem upřeli pozornost na organickou syntézu v laboratoři, jelikož je to jedna z nejschůdnějších cest k zajištění potřebného množství meroterpenoidů.
Odborníkům se dosud podařilo v laboratořích syntetizovat jen Ganoderma meroterpenoidy s méně složitou strukturou. Komplexní meroterpenoidy, mezi které patří právě ganoapplanin, jejich snahám o syntetickou produkci kvůli komplikovanému uspořádání odolávaly. „Ganoapplanin byl sice izolován již v roce 2016 vědeckým týmem z Číny, avšak jeho složitá komplexní struktura obsahující množství kyslíkatých funkčních skupin zařadila tuto látku mezi velkou syntetickou výzvu a velmi těžko dostupný přírodní produkt,“ upozornil Ondřej Kováč.
První totální syntézu ganoapplaninu provedl až tým vědců na Univerzitě Innsbruck pod vedením profesora Thomase Magauera. Využil k tomu tzv. kaskádovou reakci spojující aromatický a bicyklický terpenoidní fragment ganoapplaninu. „Díky tomuto inovativnímu přístupu jsme mohli připravit klíčový strukturní motiv obsahující polycyklický skelet v jednom kroku. Zajímavé je, že sama příroda nás navedla k tomuto kroku, jelikož obdobně probíhá i biosyntéza uvnitř houby, ze které byl přírodní produkt izolován. Na nás už jen bylo najít vhodné podmínky přímo v laboratoři a co nejlépe tento krok imitovat v reakční baňce, což nebylo vůbec jednoduché,“ dodal Ondřej Kováč.
Vědci z Innsbrucku zároveň našli efektivní způsob přípravy samotného bicyklického terpenoidního fragmentu, který je součástí také jiných Ganoderma meroterpenoidů. „Tyto výsledky se nachází v recenzním řízení a budou brzo publikovány v dalším vědeckém článku. Obecně lze říci, že vyvinutá syntetická strategie nabízí účinný nástroj, jak připravit komplexní polycyklické meroterpenoidy, a zejména umožňuje další cílené studium těchto biologicky aktivních přírodních produktů,“ doplnil Ondřej Kováč.