Mavi Işık Kullanılarak İlaç Dirençli Enfeksiyonların Kontrolü

ABD Oklahoma Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, antibiyotik direncine karşı mücadelede ve bazı kanser türlerinin tedavisinde çığır açabilecek yeni bir sentez yöntemini hayata geçirdi. Geleneksel olarak pahalı ve çevreye zarar veren değerli metaller yerine, mavi ışık ve demir gibi çevre dostu ve ekonomiye uygun alternatiflerin kullanıldığı bu teknik, ilaç üretim süreçlerinde devrim yaratma potansiyeline sahip. Özellikle gram-negatif bakterilere karşı etkili çok sayıda antibiyotiğin etkinliğini artıran karbohidrat moleküllerinin sentezinde temel rol oynayan bu yöntem, önümüzdeki dönemde ilaç sektörünü ve medikal tedavi yaklaşımlarını yeniden şekillendirebilir.

Uzun yıllardır platin ve rodyum gibi değerli metaller, karbohidrat bazlı antibiyotiklerin sentezinde vazgeçilmez katalizörler olarak kullanıldı. Bu metaller, karmaşık kimyasal reaksiyonların gerçekleşmesini sağlayarak, bakterilerin kalıcı direncine rağmen ilacın hedeflerine ulaşmasını mümkün kılan sentetik şekerlerin birleşmesini sağlıyordu. Özellikle hastane ortamlarında sıklıkla karşılaşılan ve immün sistemi zayıf hastalar için ciddi tehdit oluşturan Pseudomonas aeruginosa gibi dirençli bakteri türleri, bu antibiyotiklerin çok önemli hedefleri arasında yer aldı. Ancak, değerli metallerin çıkarılması sürecinin çevreye verdiği zarar, yüksek maliyetler ve zorlu üretim koşulları bu yöntemi sürdürülebilirlik açısından sorunlu hale getirmekteydi.

Oklahoma Üniversitesi’nden Profesör Indrajeet Sharma liderliğinde yürütülen ve Nature Communications dergisinde yayımlanan son çalışmada, bu paradigma köklü biçimde değiştirildi. Araştırmacılar, diazo-tioglikozidlerin sentezinde değerli metal kullanmadan, ya mavi ışık ya da demir katalizi ile reaksiyonları başarılı şekilde gerçekleştirdi. Mavi ışığın görünür spektrumundaki enerjisinden yararlanarak ya da demir (III) triflat (Fe(OTf)3) gibi ucuz demir tuzlarını kullanarak, adım adım gerçekleşen ve stereoselektif kontrolün yüksek olduğu glikozilasyonlar elde edildi. Bu yaklaşım, hem çevresel toksisiteyi önemli ölçüde azaltırken hem de üretim süreçlerini daha basit ve ekonomik hale getirdi.

Kimyasal mekanizma açısından değerlendirildiğinde, diazo gruplarının mavi ışık ya da demir katalizi altında aktive edilmesi, tioglikozid donörlerinin hedef moleküllere aktarılmasını kolaylaştırıyor. Geleneksel yöntemlerin aksine, bu yeni süreç daha hafif koşullarda ve fazla miktarda katalizör kullanımına gerek kalmadan gerçekleşiyor. Önemle belirtilmelidir ki, ürünlerin üç boyutlu moleküler yapısı ve stereokimyasal özellikleri korunuyor. Çünkü karbohidrat yapıların moleküler düzeyde hafif değişimleri, antibiyotiklerin bakteri hücre duvarlarıyla ya da insan enzimleriyle etkileşimindeki etkinliği dramatik biçimde değiştirebilmektedir.

Bu buluşun ehemmiyeti sadece sentez kolaylığıyla sınırlı değil. Gram-negatif bakterilerin dış zarları, birçok ilacın hedef hücreye girmesini engelleyen sağlam bir bariyer oluşturuyor. Sharma ve ekibinin geliştirdiği daha temiz ve ucuz sentez yolu sayesinde, karbohidratlar bu zarların “anahtarı” olarak tasarlanabilir. Böylece daha önce etkisiz kalan onlarca ilaç adayı yeniden etkin hale getirilebilir ve artan antibiyotik direnci krizine karşı güçlü çözümler sunulabilir. Bu yöntem, ilaç geliştirme sürecine esneklik ve hız katarak mikroorganizmaların evrimleşen direncine dinamik şekilde cevap verilmesini mümkün kılıyor.

Araştırmanın ayrıca pro-ilaç geliştirme alanında da büyük önemi bulunmakta. Pro-ilaçlar, vücut içinde aktif forma dönüşen daha az etkili ya da etkin olmayan bileşiklerdir. Karbohidratlar, bu tür ilaçların çözünürlüğünü artırarak biyoyararlanımını iyileştirmede kilit rol oynarlar. OU ekibi, laboratuvar ortamında mavi ışıkla sentezlenen tişekerler (oksijen atomlarının kükürt ile değiştirildiği şeker analoğu) üzerinde çalışmalar yapıyor. Bu modifikasyon, moleküllerin enzimatik olarak daha dirençli olmasını sağlayarak, ilaçların vücutta daha uzun süre dayanabilmesine ve etkisinin sürdürülebilmesine olanak tanıyor. Bu da özellikle zorlu bakteriyel enfeksiyonların ve bazı kanser türlerinin tedavisinde büyük avantaj demek.

Mavi ışık kullanımı alanında öncü rolü üstlenen araştırmacılardan Surya Pratap Singh ve ekibi, kimyasal ara ürünlerin seçici biçimde aktif hale getirilmesinde ağır metallerin yol açtığı yan etkileri ortadan kaldırdı. Görünür spektrumda yer alan mavi ışık, kimyasal reaksiyonları yumuşak ama etkili biçimde tetikliyor; zehirli art ürünler veya istenmeyen yan reaksiyonlar gelişmiyor. Bu metal içermeyen aktivasyon yöntemi, yeşil kimya ilkelerine tam uyumlu olup ilaç imalatında daha güvenli ve çevreci süreçlerin önünü açıyor.

Oklahoma Üniversitesi içindeki iş birliği de bu inovasyonun potansiyelini güçlendirdi. Çoklu ilaç direnç mekanizmaları konusunda uzman Prof. Helen Zgurskaya grubuyla yapılan ortak çalışmalar, geliştirilen karbohidrat modifikasyonlarının Pseudomonas aeruginosa’nın dış zarını aşarak laboratuvar ilaçlarının etkinliğini artırıp artırmayacağını test ediyor. Bu zorlu bakterinin dış lipid katmanı, onlarca ilaç adayının başarısız olmasının başlıca sebebi. Yeni sentezlenen şeker diamodüllerinin tıbbi bileşiklere bağlanması bu engeli kaldırabilir, böylece dirence karşı yeni umutlar doğabilir.

Profesör Sharma’nın da belirttiği gibi, ilaçlara dirençli enfeksiyonlar küresel sağlık için başlıca tehdit olarak yükseliyor. Bu yeni sentez yöntemiyle üretilen karbohidrat bazlı antibiyotikler, bu atağın önünü kesebilir. Ayrıca, yöntem çok yönlü ve modüler yapısıyla, dinamik bir ilaç keşif sürecine imkan vererek hızla gelişen dirençlere cevap verebilecek yeni moleküllerin üretimini destekliyor. Böylece ilaç tasarımı alanında çevik ve dönüştürücü bir yaklaşım kazanılmış oluyor.

Bununla kalmayıp, stabilitesi artırılmış ve etkinliği yükseltilmiş ilaçların kanser tedavisinde de yeni fırsatlar sunduğu gözlemleniyor. İlaçların yarı ömürlerini uzatan ve çözünürlüğünü artıran bu karbohidrat bağlayıcılar, ilaç dozu ayarlamalarını optimize ederek yan etkilerin azalmasını sağlayabilir. Sentezin inceliği, moleküler düzeyde keskin kontrolün elde edilmesi sayesinde, yüksek etkili ama güvenli ilaçların tasarlanmasına olanak sağlıyor.

National Science Foundation tarafından desteklenen ve Nature Communications’da yayımlanan bu çalışma, organik sentez kimyası, fotokimya ve biyomedikal bilimlerle entegre yeni bir sentez biçimini ortaya koyuyor. Ekip, basit ve çevre dostu yöntemlerle pahalı, toksik proseslerin yerini alacak bir yolu gösteriyor. Doğal olarak bol bulunan ve sürdürülebilir enerji kaynakları olan ışık ve demiri kullanmaları, hem küresel yeşil kimya trendine hem de insan sağlığına hizmet ediyor. Bu açıdan milyonlarca insanın hayatına olumlu katkı sağlaması bekleniyor.

Daha fazla ayrıntı ve benzer araştırmalar için Profesör Indrajeet Sharma’nın laboratuvar web sitesi önemli bir kaynak niteliğinde. Burada ilaç keşfi teknikleri, özellikle bu devrimsel mavi ışıkla tetiklenen glikozilasyon metoduna dair pek çok yayın ve veri sunuluyor. Artan antibiyotik direnci tehdidine karşı yaratıcı ve uygulanabilir çözümler arayan bilim dünyası için çalışmalar büyük önem taşıyor. Bu tür yenilikler, antibiyotik sonrası dönemin karanlığını aydınlatacak ışık kaynaklarından biri olabilir.

—

**Araştırma Konusu**: Yok
**Makale Başlığı**: Fe(OTf)3 or Photosensitizer-free blue lightactivated diazo-thioglycoside donors for Iterative and stereoselective glycosylations
**Haberin Yayın Tarihi**: 21 Nisan 2025
**Web References**:
https://indrajeetsharma.com/
https://ou.edu/news/articles/2025/january/how-a-single-nitrogen-atom-could-transform-the-future-of-drug-discovery
https://www.nature.com/articles/s41467-025-56445-1
**Doi Referans**: 10.1038/s41467-025-56445-1
**Resim Credits**: Travis Caperton

**Anahtar Kelimeler**:
Antibiyotik direnci, Keşif araştırmaları, İlaç araştırmaları, İlaç direnci, İlaç geliştirme, Karbohidratlar, Kanser tedavileri