Les processus de production durables et respectueux de l'environnement jouent un rôle de plus en plus important dans presque tous les secteurs industriels. La production d'ingrédients pharmaceutiques actifs implique notamment l'utilisation de divers matériaux et réactifs, dont beaucoup ont des propriétés nocives pour l'environnement et nécessitent donc un traitement et une élimination coûteux.

Des chercheurs de l'Université de Graz et de l'Institut Helmholtz de recherche pharmaceutique de la Sarre (HIPS) ont réussi à développer une stratégie de synthèse de principes pharmaceutiques actifs à partir de déchets de bois, sans matières premières ni sous-produits nocifs. L'équipe a publié ses résultats dans la revue Angewandte Chemie International Edition .

La base de la stratégie développée pour produire de nouveaux principes actifs est le composé lignine. La lignine est un biopolymère présent dans les plantes et responsable de leur lignification et de leur stabilité. Chimiquement, la lignine est constituée d’un grand nombre de composés aromatiques divers liés entre eux. Si la lignine est décomposée en éléments constitutifs individuels, ceux-ci peuvent ensuite être utilisés pour produire des produits de grande valeur tels que des carburants ou des produits chimiques fins. La lignine étant l'un des composés organiques les plus abondants au monde, elle peut être obtenue de manière durable et en grande quantité.

Les équipes d'Anna Hirsch (HIPS) et de Katalin Barta (Université de Graz) ont démontré avec succès qu'il est également possible d'utiliser la lignine pour la production de principes actifs pharmaceutiques dans le cadre d'un processus respectueux de l'environnement. HIPS est un site du Centre Helmholtz pour la recherche sur les infections en collaboration avec l'Université de la Sarre.

Le point de départ de l'étude était un processus efficace établi par le groupe de Barta pour la dégradation de la lignine en une substance précurseur parfaitement adaptée à la production d'ingrédients actifs potentiels. Sur la base de cette molécule, les chercheurs ont créé plusieurs stratégies pour la synthèse de quatre classes de substances différentes, chacune avec plusieurs dérivés.

Un avantage décisif était qu'en plus de la lignine, la substance de départ, seuls d'autres solvants et réactifs non nocifs et biodégradables étaient utilisés dans le processus. Ainsi, la plate-forme établie offre une possibilité de production durable et verte de substances précurseurs actives pour le développement de médicaments, ce qui est jusqu'à présent rare dans l'industrie pharmaceutique.

Après avoir converti avec succès la lignine en différentes classes de substances actives potentielles, les chercheurs ont examiné leur activité biologique. "En caractérisant nos molécules synthétisées, nous avons examiné lesquelles des substances étaient capables d'influencer la croissance de différents types de bactéries, voire de cellules cancéreuses", explique Hirsch, chef du département de conception et d'optimisation de médicaments à HIPS et professeur de chimie médicinale. à l'Université de la Sarre.

« Nous avons été agréablement surpris :plusieurs des candidats produits ont montré une excellente activité, même contre des germes qui présentent souvent une résistance aux antibiotiques courants dans un contexte clinique et posent ainsi des problèmes majeurs. Cela nous montre que notre stratégie est tout à fait capable de répondre au besoin de nouveaux composés."

L’un des composés les plus prometteurs a déjà été testé dans un modèle d’infection sur des larves de la grande teigne de la cire. Par rapport aux larves non traitées, un nombre significativement plus élevé de larves ont survécu à l’infection par l’agent pathogène Streptococcus pneumoniae lorsqu’elles ont été traitées simultanément avec le composé produit par les chercheurs. S. pneumoniae peut également infecter les humains et provoquer une pneumonie grave.

"Notre technologie nous permet de produire des molécules qui seraient autrement très difficiles d'accès, et sur la base d'une substance qui serait normalement considérée comme un déchet", explique Barta, professeur de chimie bioorganique à l'Université de Graz.

"Nous sommes convaincus que les processus de production du futur devront être écologiques et durables. Aujourd'hui déjà, il existe une pénurie critique de ressources dans certains secteurs de la production pharmaceutique. Ainsi, si nous parvenons à proposer une alternative économiquement viable basée sur la lignine, nous peut résoudre deux problèmes à la fois."

Étant donné que la production de principes actifs utilise actuellement souvent des réactifs et des matières premières à base de pétrole, le passage à des ressources renouvelables contribuerait grandement à réduire la dépendance aux combustibles fossiles. Dans d'autres études, les équipes des deux chercheurs prévoient d'étudier plus en détail et d'optimiser leurs composés les plus prometteurs.

Plus d'informations : Anastasiia M. Afanasenko et al, Stratégies de synthèse propres aux molécules biologiquement actives de la lignine :une voie verte vers la découverte de médicaments, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI :10.1002/anie.202308131

Informations sur le journal : Angewandte Chemie International Edition

Fourni par l'Association Helmholtz des centres de recherche allemands