دستاوردهای عظیم (۹۷) : سالوارسان، اولین ترکیب شیمی‌درمانی

اگر شیمی‌درمانی را ” استفاده از یک ترکیب به خصوص که در نتیجه یک تحقیق سیستماتیک کشف‌شده، برای درمان یک بیماری به خصوص” تعریف کنیم، قدمت آن به صد سال نمی‌رسد. اولین نمونه آن توسط توسط Paul Ehrlich در سال ۱۹۱۰ معرفی شد که یک ترکیب آلی-آرسنیکی بود که آن را سالوارسان نامید که اولین درمان واقعی یک بیماری بسیار منزجزکننده به نام سفلیس محسوب می‌شد(که عاملش اسپیروکت انگلی Treponema pallidum می‌باشد). همانطور که می‌دانید، این ترکیب با نام Ehrlich 606 شناخته می‌شود چون ۶۰۶ اُمین ترکیی بود که توسط Ehlrich همراه با همکارانش Bertheim(سنتز) و Hata(تست بیولوژیک) تست شد.

منشا سالوارسان به سال ۱۸۶۳ برمی‌گردد، زمانی که Pierre Bechamp (که به خاطر کشف فرآیند Bechamp برای تولید ارزان aniline معروف است) ترکیبی را از واکنش بین آرسنیک اسید و aniline استخراج کردند. بعدها نشان داده‌شد که ترکیب Bechamp سمیت کمتری نسبت به ترکیبات آرسنیکی غیرآلی دارند که آن را با اسم غیررسمی‌اش، Atoxyl می‌شناسند. در سال ۱۹۰۵، توماس مقاله‌ای را منتشر کرد که نشان می‌داد ترکیب Bechamp در درمان بیماری خواب موثر بوده‌است؛ بیماری خواب یکی از شایع‌ترین علل مرگ‌ومیر در افریقا بود.

Ehrlich در سال ۱۸۵۴ در لهستان مولد شد. اوبه عنوان دانشجوی پزشکی حرفه علمی خود را دنبال کرد، و سپس به رنگ‌آمیزی‌های جدید علاقه‌مند شد که در آن زمان ابداع شده‌بودند. او در حیطه ایمونولوژی شروع به کار کرد و متقاعد شده‌بود که می‌توان سیستم‌ ایمنی بدن را با روش‌های شیمیایی متفاوت تقویت کرد. علاقه او به رنگ‌آمیزی‌ها، به خصوص به رنگ‌آمیزی‌های میکروبی، همان عامل محرکی بود که او را به شیمی‌درمانی علاقه‌مند کرد. ایده او به زبان ساده این بود که اگر رنگی به طور انتخابی میکروارگانیسمی را هدف قرار دهد و بتوان گروه‌های شیمیایی را برای اعمال کار موردنظرمان بر روی مولکول‌هایی که برای میکروارگانیسم سمی هستند، سوار کنیم، در اخر یک عامل شیمیایی برای درمان اختصاصی خواهیم داشت.

وقتی Alfred Bertheim به آزمایشگاه Ehrlich رسید، شروع کرد تا بر روی Atoxyl کار کند،که هنوز گمان می‌شد که anilide آرسنیک اسید است. به زودی متوجه شد که ساختمان شیمیایی آن اشتباه است و ساختمان دیگری را برای آن در نظر گرفت که آن هم با بحث و جدل‌هایی همراه بود. آزمایشگاه Ehlrich قصد داشت که یک مطالعه سیستماتیک بر روی ترکیبات مختلف، که مورد اول آن‌ها Atoxyl بود، انجام دهد تا ترکیبی را که کارآمدی بیشتری را برای مقابله با سفلیس دارند، بیابند.بهترین گزینه برای این سالوارسان بود.

معرفی سالوارسان پدیده مهمی بود و این ترکیب به سرعت تبدیل به پرتجویزشده‌ترین دارو در سراسر جهان شد(چنانکه بعد از سال ۱۹۱۴ سالوارسانی که آلمان تامین می‌کرد، به دلیل جنگ‌ جهانی اول با مشکل مواجه شد انگلستان، آمریکا و ژاپن بر آن شدند تا برنامه‌های فوری جهت سنتز و تامین دارو را تدوین کنند). در سال ۱۹۲۰ مشخص شد که سالوارسان در مقابل سایر بیماری‌های انگلی نیز موثر است و تنها در ایالات متحده سالانه دو میلیون دوز از آن تولید می‌شد. تقاضای سالوارسان همچنان بالا بود تا اینکه در سال ۱۹۴۳ پنی‌سیلین معرفی شد.

آماده‌سازی سالوارسان

علیرغم استفاده گسترده آن، مواد استفاده شده در آن هنوز مبهم باقی مانده‌است. سنتز Ehrlich شامل کاهش فنیل ارسنیک اسید جایگزین‌شده با dithionite در یک واکنش غیرمستقیم بود؛ محصولات واکنش میزان سمیت متفاوتی داشتند طوریکه باعث رد ۵۰% بچ‌های Ehlrich شد. این سمیت به حضور ناخالصی‌های حاوی گوگرد نسبت داده می‌شود که شناسایی نشده ‌بودند و از dithionite مشتق یافته بودند. یک مسیر سنتزی جایگزین و دو مرحله‌ای بیشتر قابل اتکا بود. سالوارسانی که از این راه بدست می‌آید به شکل پودری زردرنگ است. فرم خنثی آن به راحتی اکسید می‌شود بنابراین آن را با نمک HCl ایزوله می‌کنند که در صورتی که هوا جریان نیابد، به مدت کوتاهی با این طریق قابل نگه‌داری است. پزشک این دارو را به ط.ر مستقیم تجویز نمی‌کرد، میانگین دوز مصرفی آن ۰.۴ g از نمکی است که در آب حل شده‌است که با اضافه کردن مقادیر محاسبه‌شده‌ای از NaOH حل‌شده در اب بدست می‌آید، سپس فیلتر می‌شود و از آن ۳۰۰ ml محلول سالین درست می‌کنند. سپس این محلول تا دما فیزیولوژیک گرم و تزریق شد. همه این فرایندها به گونه‌ای انجام شد تا محلول تا آنجایی که ممکن است در معرض هوا قرار نگیرد تا از اکسیداسیون جلوگیری شود.

سالوارسان چیست؟

نکته جالبی که وجود دارد، این است که علیرغم سابقه طولانی مصرف، تبلیغات گسترده و اهمیت بالینی، تا به امروز مواد شیمیایی تشکیل‌دهنده آن مبهم باقی مانده‌است. فرمول شیمیایی این ماده که توسط تیم Ehrlich تعیین شد، RAs.HCl.H2O بود.

سپس Ehlrich ساختاری را که دارای یک پیوند دوگانه As=As بود، انتخاب کرد. این کار او در آن زمان منطقی بود، چون باعث پایداری ترکیبات آزو همجنس و متناظر RN=NR می‌شد. با این حال، با پیشرفت شیمی غیرآلی مشخص شد که آن فرمول‌بندی چندان شدنی نمی‌باشد. چون پیوندهای دوگانه As=As (برخلاف نیتروژن) تنها در چند مولکول غیرعادی دیده می‌شود که دارای حفاظ استری زیادی باشند. تلاش‌های زیادی برای اندازه‌گیری ویژگی‌های فیزیکی طی سال‌های متعدد انجام شده‌است، اما توصیف کامل ویژگی‌های شیمیایی آن بسیار مشکل بوده‌است. کتاب‌های مرجع و صاحب‌نظران همچنان ساختار نادرست ۳ را که Ehrlich ارائه داده‌بود، بیان کرده‌اند، موارد دیگری هم پیشنهاد داده شده‌است اما مدارک کافی برای اثبات آن‌ها وجود ندارد.

چرا در حال حاضر مورد توجه می‌باشد؟

با وجود اینکه در مقیاس جهانی برای درمان سفلیس مورد استفاده قرار گرفته‌است، اطلاعات کمی درمورد شیوه عمل آن وجود دارد. کشف شیوه عمل و محل تاثیرگذاری ترکیبی که مواد سازنده‌اش ناشناخته‌است، آسان نمی‌باشد. چون در برابر بازه‌ای از پاتوژن‌های اجباری موثر می‌باشد، احتمالا هدف این ماده باید درون پاتوژن بوده ولی در بدن انسان یافت نشود. در سال ۱۹۹۷ توالی‌یابی کاملی از ژنوم سفلیس انجام شد بنابراین از لحاظ تئوریک هر پروتئینی را که توسط پاتوژن سنتز می‌شود، می‌توان در یک میزبان مناسب به مقدار انبوه همانندسازی و بیان کرد. البته انجام این کار برای هر پروتئین بسیار طاقت‌فرسا است اما با دو روش می‌توان کار را راحت‌تر کرد. اول، می‌توان دنبال آنزیم‌هایی کلیدی گشت که ساختار آن‌ها با همان نوع آنزیم‌هایی که در بدن انسان هستند، متفاوت باشد، که در سمیت انتخابی تبدیل به اهداف اصلی می‌شوند. دوم، چون ما می‌توانیم فرم خالص ترکیبات فعال سالوارسان را در مقیاس انبوه تولید کنیم، می‌توان از این‌ها برای ساخت ستون‌های Affinity استفاده کرد که حاوی ترکیبات فعال باشند. با عبور عصاره‌های پروتئینی پاتوژن از ستون‌های Affinity، می‌توان پروتئین‌های موردنظر را جدا کرد. سپس توالی آمینواسیدی اینن پروتئین‌ها را بدست آورده و ژن مربوطه‌شان را پیدا می‌کنیم. در آخر، تست‌های مهار این آنزیم‌ها با سالوارسان را انجام می‌دهیم.

مطالعات Waikato

در ابتدا هدف یافتن روش قابل اتکایی برای سنتز سالوارسان بود. در طی مطالعاتی از اسپکترومتری انبوه برای مشاهده موادی که در دست موجود بود، استفاده شد. این تکنیک جدید می‌توانست مواد موجود در محلول را مستقیما وقتی که در محلول هستند آنالیز کند و نیازی به تلاطم ذاتی باشد، و یونیزاسیون شیمیایی دخیل در آن تنها تحت شرایط ملایم رخ می‌دهد، بنابراین یون‌ها عموما بدون گسستگی منقل می‌شدند. این کار باعث می‌شد تا تفسیر حتی برای مخلوط‌ها نسبتا ساده‌تر شود چون هر پیک نمودار مربوط به یک مولکول یا یون بود. پس از انجام این فرآیند بر روی سالوارسان مشخص شد که این ترکیب مخلوط پیچیده‌ای است که اجزای اصلی آن سیکلوسپرین‌های حلقوی کوچک همراه با تعداد اندکی حلقه‌های بزرگ‌تر می‌باشد. مقادیر متغیری از موادی که بخشی از ان‌ها اکسید شده، مقداری ناخالصی حاوی گوگرد و ترکیب آرسنیک‌داری که کاملا اکسید شده بود هم در سالوارسان دیده می‌شد. مورد آخر از این نظر حائز اهمیت می‌باشد که به احتمال زیاد فرم فعال سالوارسان باشد.