I. Az új hasznos anyagok kutatásának hagyományos módja

A tudomány és a technika fejlődésében nagy szerepet játszik az új anyagok és új vegyületek előállítása. Az új szerkezeti anyagok, új félvezetők, új szupravezetők, hatásosabb fénykibocsátó anyagok megjelenése mind-mind új alkalmazásokat, esetenként új iparágak születését teszik lehetővé.

Az egészségügy fejlődése jelentős mértékben függ az új és hatásosabb gyógyszerek megjelenésétől, ami szintén rendszerint új szerves vegyületek egész sorának előállítását igényli. A tapasztalatok szerint egy új gyógyszer kifejlesztéséhez átlagosan mintegy 10 ezer új vegyületet kell előállítani és megvizsgálni. Ezeket a vegyületeket a nyolcvanas évekig igen fáradságos és költséges munkával, egyenként állították elő, és egyenként végezték el a hatásvizsgálatokat is. Ez ellentmondásos helyzetet teremtett, hiszen az iparban a nagysorozatú műszaki termékek előállításánál már régóta alkalmazták a futószalagot, és újabban az automatizálást is - ami természetesen a termelékenység ugrásszerű növekedésével és a költségek nagymértékű csökkenésével járt.

Manapság például 10 ezer autó előállítására már sehol sem alkalmaznának egyedi kisipari módszereket. Az a 10 ezer vegyület, aminek előállítását egy-egy új gyógyszer kifejlesztése rendszerint megköveteli, már olyan mennyiség, amely ipari szervezési módszerek bevezetését igényelné. Erre azonban a nyolcvanas évek előtt senki sem gondolt. Ezt a helyzetet változtatta meg alapvetően a kombinatorikus kémia, amely a gyógyszeriparban nyert először alkalmazást, és a gyógyszeripari kutatásban mérvadó vélemények szerint forradalmi átalakulást idézett elő.

A legalapvetőbb kombinatorikus módszer Magyarországon, az Eötvös Loránd Tudományegyetemen született, és egy nagyon egyszerű, szinte mindenki számára könnyen érthető ötleten alapul. Nagy szerencse, hogy az ötlet meg valósítása csak egészen minimális költséggel járt, különben egészen biztosan nem valósulhatott volna meg.

II. Aminosavak, peptidek, fehérjék

Mivel az eredeti módszert peptidek előállítására fejlesztettük ki, röviden bemutatom, hogy hogyan épülnek fel a peptidek és a fehérjék. Az aminosavak a kisebb molekulák közé tartoznak, a peptidek és a fehérjék pedig ezekből épülnek fel. Húszféle fehérjealkotó aminosavat ismerünk. Az 1. és 2. ábrán ezek közül kettő látható: az alanin és a leucin.

A peptidek csupán néhány aminosavat tartalmaznak. Ezek láncszerűen kapcsolódnak egymáshoz. A 3. ábra egy nyolc aminosavból felépülő peptidet mutat, az aminosavakat színes köröcskék jelzik.

 

A fehérjék több száz aminosavat tartalmazhatnak. Egy ilyen fehérjét mutat be a 4. ábra.
A fehérjék tényleges alakja azonban nem ilyen gyöngysorszerű. A fehérjelánc feltekeredik, és némelyik gömbhöz hasonló szerkezetet vesz fel. Egy ilyen fehérjeláncot láthatunk az 5. ábrán.

III. A Merrifield-féle szilárdfázisú peptidszintézis

1963-ban egy amerikai professzor, R. B. Merrifield egy új módszert publikált a peptidek szintézisére, amely a hagyományos, ún. oldatfázisú eljárásnál sokkal hatékonyabbnak bizonyult. Annak ellenére, hogy kezdetben a módszernek sok ellenzője volt, a szerző a szilárdfázisú szintézismódszer kidolgozásáért 1984-ben Nobel-díjat kapott. Ennek módszernek az ismerete fontos a kombinatorikus módszer megértésének szempontjából.

A Merrifield-féle szintézis szilárd hordozón történik. A hordozó finomszemcsés műanyag, amelynek 1 grammjában körülbelül 10 millió szemcse van. A szemcsék felületén és azok belsejében olyan atomcsoportok (ún. funkciós csoportok) vannak, amelyek lehetővé teszik, hogy a szemcsékhez aminosavakat vagy más vegyületeket kapcsolhassunk kémiai kötéssel. A szintézis menetét a következő animáció ^|1}|  mutatja, amelyen a szilárd hordozót a pettyes, az aminosavakat pedig a piros, zöld és sárga köröcskék képviselik.
Az animáció egy három aminosavból álló peptid (ún. tripeptid) szintézisének lépéseit mutatja. Az első lépésben hozzákapcsoljuk a szemcsés hordozóhoz az első aminosavat (piros köröcske). Ez nem csupán egyetlen műveletből áll, de a részletekkel itt nem foglalkozunk. A következő lépésben a hordozóhoz kötött aminosavhoz hozzákapcsoljuk a második aminosavat (zöld köröcske). Ezt követően a harmadik aminosavat (sárga köröcske) kötjük hozzá a hordozón levő két aminosavból álló peptidhez. Ha célkitűzésünk a tripeptid szintézise volt, a záró lépésben lehasítjuk a hordozóról a kész peptidet. A szintézist természetesen folytathatnánk úgy, hogy a lánchoz további aminosavakat kapcsolunk.

A szilárdfázisú módszer nagy előnye, hogy kapcsoláskor az aminosavakat és egyéb reagenseket nagy feleslegben lehet alkalmazni - és ezáltal teljesebb átalakulást lehet elérni -, mert ezeket a reakció végén egyszerű szűréssel el lehet távolítani. A lehasított peptid oldatát szintén szűréssel lehet megkapni, s az oldatból a peptid fárasztó tisztítási lépések mellőzésével, viszonylag tisztán különíthető el.

IV. Egy új szintézismódszer ötletének gyökerei

Az új kombinatorikus szintézismódszer ötletének előzményei 1964-65-re nyúlnak vissza, amikor egyéves kanadai tanulmányúton vettem részt az Albertai Egyetem Biokémiai Tanszékén. Ez alatt az egy év alatt a kutatócsoport többi tagjával sikerült meghatároznunk egy 245 aminosavból álló fehérje, a kimotripszinogén-B aminosav-sorrendjét. Az egyes fehérjék ugyanis abban különböznek egymástól, hogy molekuláikban az egyes aminosavak hányszorosan vannak képviselve, és milyen az aminosavak sorrendje a láncban. Miután visszatértem Budapestre, kíváncsi lettem arra, hogy vajon hány eltérő aminosav-sorrend közül választottuk ki kísérleteink eredményeként a helyes sorrendet. Ez más szóval azt a kérdésfeltevést jelentette, hogy a 245-ös tagszámú fehérjék között hány eltérő aminosav-sorrend létezhet. Ezt egy egyszerű képlet alkalmazásával ki lehetett számítani (20²⁴⁵). Az eredményt közelítőleg egy olyan szám fejezi ki, amelyben 6 után 318 nulla következik.

60000000000000000000000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000000000000000000000
0000000000000000000

Ez nagyon nagy számnak tűnt, de ahhoz, hogy nagyságát érzékelni tudjam, valamihez hasonlítani kellett. Kézenfekvő volt, hogy ezt a csillagászati számot a világegyetem adataival vessem össze. Nyomozásom során eljutottam egy adathoz, amely egy Einsteintől származó képlet alapján a világegyetem tömegét becsüli meg. Kiderült, hogy ha valami csoda folytán a világegyetem teljes anyagát 245-ös tagszámú fehérjékké tudnánk átalakítani, és az átalakítást úgy végeznénk, hogy mindegyik fehérjéből csupán egyetlen molekula készüljön, a lehetséges fehérjemolekulákat tartalmazó vegyülettárnak csupáncsak egy parányi töredékét kaphatnánk meg.

Később egy másik becsült adattal is összehasonlítottam a lehetséges aminosav-sorrendek számát. A becslés a belátható világegyetemben található elemi részek számára vonatkozott. Ebben a számban az 1 után "csak" 88 nulla van - szemben a molekulák sokféleségét kifejező szám 318 nullájával.

Ez a szinte minden képzeletet felülmúló szerkezeti változatosság - idegen szóval diverzitás - megrázó és egyben maradandó élmény volt számomra.

 Az elkövetkező években megfeledkeztem erről az élményről, de később, 1980 táján, amikor peptidek előállításával foglalkoztunk, ismét felmerült a feledésből. A lehetséges peptidek számát ki lehet számolni - ugyanúgy, ahogyan a fehérjékét is. A számítások szerint a lehetséges peptidek száma erősen emelkedett a bennük levő aminosavak számával. Két aminosavból 400, három aminosavból 8 ezer, négy aminosavból 160 ezer, öt aminosavból pedig 3 millió 200 ezer peptidet lehet levezetni. A hat aminosavas peptidek száma 64 milliónak, a hét aminosavasaké pedig 1 milliárd 280 milliónak adódott.

Bár ezek a nagy számok korántsem voltak annyira félelmetesek, mint amit a fehérjék esetében tapasztaltam, ha a peptidek előállíthatóságát mérlegeltem, mégis túlságosan nagyoknak tűntek. Úgy gondoltam, hogy ezek között a peptidek között bizonyára sok hasznos tulajdonságút lehetne találni. Feltehetően gyermekkori emlékeim is közrejátszottak abban, hogy ezekre a még nem létező peptidtárakra úgy tekintettem, mint kitermelésre váró aranytelérekre.

Erdélyben születtem ugyanis, egy Abrudbányához közel eső kis faluban, ahol aranyat bányásztak. Az apám annál a vállalatnál dolgozott, amelyik aranyat nyert a kibányászott kőzetből. Amikor időnként reggelit vittem be apámnak a "zúzdába", láttam az arany kivonása után visszamaradt óriási meddőhalmokat. Milyen szép is lenne - gondoltam, - ha elő lehetne állítani mindenestől ezeket a peptidtárakat, majd a peptideket mindenfajta hasznosíthatóság szempontjából megvizsgálhatnánk, és kiválaszthatnánk közülük az értékeseket. Abban az időben azonban ezeknek a peptidcsaládoknak az előállítása teljesen lehetetlennek tűnt.

 Laboratóriumunkban a peptidek előállítására a III. fejezetben bemutatott eljárást, az akkor igen hatékonynak tekintett Merrifield-féle szilárdfázisú módszert használtuk, amellyel egyszerre egy peptidet állítottunk elő, úgy, hogy naponta egy-egy aminosavval hosszabbítottuk meg a láncot. Ilyen körülmények között a teljes peptidtárak előállításáról még álmodni sem lehetett. A következő táblázat azt mutatja, hogy az egyes peptidcsaládok előállításához hány évre lett volna szükség.
Mivel azonban a peptidkutatás ilyenfajta megközelítését fontosnak tartottam, 1980 körül elkezdtem gondolkozni a probléma lehetséges megoldásán. Viszonylag hamar sikerült találni egy olyan megoldást, amely elvben működhetett volna. Az első ötletem az volt, hogy úgy lehetne előállítani az összes lehetséges peptidet, ha a szilárdfázisú szintézis során az egyes lépésekben felhasznált egy-egy aminosavat a 20 természetes aminosav keverékével helyettesítenénk. Így a szintézis végén egy teljes peptidtárat lehetne keverék formájában lehasítani a hordozóról. Világos volt azonban az is, hogy az egyes aminosavak reakciókészsége eltérő, és emiatt várható volt, hogy peptidek egymástól nagyon eltérő mennyiségben képződnének, ami nagymértékben akadályozná a hatásvizsgálatokat.

Úgy éreztem, hogy léteznie kell egy jobb megoldásnak is, ezért újra meg újra átgondoltam a lehetőségeket. Nagyon érdekes azonban, hogy a megoldás olyankor jutott eszembe, amikor a problémával egyáltalán nem foglalkoztam. 1982 tavaszán az egyik hétvégén a nővéremet látogattuk meg egy Békés megyei faluban, Kunágotán. Az egyik reggel arra ébredtem, hogy megvan a tökéletes megoldás. Később az ötletet kollégáimmal megvalósítottuk, és bebizonyosodott, hogy valóban elő lehet több millió peptidet állítani néhány nap alatt. A módszerünk elterjedt az egész világon, és ma is számos laboratóriumban használják "split-mix" vagy "split and pool" szintézis néven.

V. A split-mix módszer lényege és megvalósítási módja

A split-mix, magyarul megosztásos-keveréses eljárás a Merrifield-féle szilárdfázisú szintézismódszer felhasználásán alapul, ám annak kapcsolási lépéseit három egyszerű művelettel helyettesíti:

• A szilárd hordozót annyi egyenlő adagra osztjuk, ahány aminosavból a peptidtárat fel akarjuk építeni - teljes peptidtár esetén tehát húszra.
• Minden adaghoz más-más aminosavat kapcsolunk.
• Kapcsolás után az adagokat egyesítjük és alaposan összekeverjük.

 Ezután addig ismételjük a fenti műveleteket, míg a peptidek elérik a kívánt hosszúságot, majd a keletkezett peptideket lehasítjuk a hordozóról. A szintézist a 8. ábrán látható saját konstrukciójú készülékben valósítottuk meg.

A készülék egy légszivattyúhoz csatlakoztatott fémcső, amely rázógépre van szerelve. A csőhöz 21, szűrővel ellátott üvegcső csatlakozik. Ezekbe mérjük be a hordozó gyanta oldószerrel elkevert egyenlő adagjait, majd mindegyik csövecskébe más-más aminosav oldatát és a kapcsolást előidéző kémiai reagenseket viszünk. A fémcsövet ferde állásba állítjuk, és megindítjuk a rázást. Meghatározott idő eltelte után - ami alatt lejátszódik az aminosavak hozzákapcsolódása a hordozóhoz - a rázást megállítjuk, és a csövecskéket függőleges helyzetbe állítjuk. Az oldott kiindulási anyagok feleslegét szívatással eltávolítjuk, a szűrőn maradó gyantát többször mossuk, majd egy közös edénybe mossuk át, ahol alaposan összekeverjük. Ezután jöhet a szintézis következő lépésének végrehajtása a fentebbi műveletek megismétlésével.

 A 9. ábrán egy olyan készülék látható, amelyet az amerikai Advanced ChemTech cég konstruált és jelenleg is forgalmaz. A készülék programozható, számítógép-vezérléssel működik, és minden műveletet automatikusan végez el.

VI. Mi játszódik le a műveletek során?

A szintézis folyamatát egy egyszerű esetben a következő animáció szemlélteti ^|2}| . Két aminosavat tartalmazó dipeptidek előállításáról, azaz kétlépéses szintéziséről van szó, amikor is mindkét lépésben csupán három aminosavat használunk a kapcsolásokban. Az aminosavakat ebben az esetben is sárga, kék és piros köröcskékkel jelöltük. A szilárd hordozót a nagyobb zöld kör szimbolizálja. A hordozó szétosztását három adagra a szétágazó nyilak mutatják, a kapcsolásokat pedig a lefelé mutató párhuzamos nyilak. A kapcsolt aminosavat a nyilak mellett levő köröcskék jelzik. A minták egyesítését és keverését pedig az összetartó nyilakkal szemléltetjük.
Az első kapcsolási lépésben három új anyag képződik: a három aminosav hordozóhoz kötött változata. A keverés és a hordozó szétosztása után mindhárom anyag jelen van mindhárom mintában. A második kapcsolási lépésben mindhárom anyag meghosszabbodik egy-egy aminosavval, és így a három mintában összesen 9 új anyag, azaz 9 dipeptid képződik. Ha még egy kapcsolási lépéssel megtoldjuk a szintézist, összesen 27 tripeptidhez jutunk. Ha egy negyedik kapcsolási lépést is végzünk, 81 tetrapeptid keletkezik. Ezek aminosav-sorrendjét az animáció szintén mutatja.

Az animáción az is látszik, hogy a folyamat során keletkező 9 dipeptid mindazon aminosav-sorrendeket tartalmazza, amelyek a három kiindulási aminosavból levezethetők. Ugyanez vonatkozik a további két lépésre is. A megosztásos-keveréses módszernek az a jellegzetessége, hogy végrehajtása során minden lehetséges szerkezeti kombináció létrejön, mindig érvényesül: akárhány kiindulási aminosavat használhatunk, akárhány kapcsolási lépést alkalmazhatunk, és kiindulási anyagként aminosavak helyett bármilyen más szerves vegyületet is használhatunk. Valóságos kombinatorikus eljárásról van tehát szó, amelynek egyszerű végrehajtása minden trükk nélkül biztosítja az összes lehetséges szerkezeti variáns létrejöttét. Innen nyerte elnevezését a kombinatorikus kémia.

Annak, hogy a szintézis során a hordozót egyenlő adagokra osztjuk, és az adagokat aminosav-keverék helyett egyetlen aminosavval kapcsoljuk össze, fontos következményei vannak. Az egyenlő adagokra osztás biztosítja, hogy a vegyülettár komponensei egyenlő moláris mennyiségben képződjenek, az egyetlen aminosavval történő reakció pedig kiküszöböli azokat a hibákat, amelyek az aminosavak eltérő reakciókészségéből erednének. Az egyetlen aminosavval történő kapcsolás során az aminosavak nem versenyeznek egymással. A kérdéses aminosavat nagy feleslegben is lehet alkalmazni, sőt a kapcsolást akárhányszor meg lehet ismételni mindaddig, amíg a kapcsolási átalakulás teljesen le nem játszódik. Ilyenkor a keletkező vegyületek anyagmennyiségének arányát elsősorban a hordozóanyagok aránya befolyásolja.

VII. Az eljárás fontos sajátságai

A rendkívüli hatékonyság
 
A megosztásos-keveréses eljárás legfontosabb tulajdonsága a rendkívüli hatékonyság, amit jól jellemezhet a következő összehasonlítás. Abban az időben, amikor a módszer elve született, az ismert szerves vegyületek száma, tehát azon vegyületek száma, amelyeket a szerves kémia egész előző története során előállítottak vagy leírtak, mintegy 10 millió volt. Az új módszerünkkel egyetlen hét alatt több vegyületet (mintegy 64 millió peptidet!) lehetett ennél előállítani. Vajon mire lehet visszavezetni ezt a soha nem is remélt hatékonyságot? Ha újra rápillantunk az előállítási folyamatot szemléltető animációra ^|3}| , azt látjuk, hogy az első kapcsolási lépés során három új anyag keletkezik. Ezek a hordozóhoz kapcsolt aminosavak.

Az összekeverés és a porciózás után mindhárom adagban megjelenik mindhárom anyag. Ennek az a következménye, hogy a második kapcsolási lépésben mindegyik adagban 3 új anyag keletkezik (három hordozóhoz kötött dipeptid) annak ellenére, hogy mindegyik adagon csak egy kapcsolást hajtunk végre. A három adagban tehát összesen 9 dipeptid képződik. Ha a megosztást és a három aminosavval való kapcsolást még kétszer megismételjük, előbb 27 tripeptidhez, végül 81 tetrapeptidhez jutunk. A szintézis során befektetett munka mennyiségét legjobban a végrehajtott egyedi kapcsolások számával fejezhetjük ki. Ezt úgy kaphatjuk meg, ha a feltételezett négy kapcsolási lépés során elvégzett kapcsolások számát összeadjuk.

3 + 3 + 3 + 3 = 12

A keletkezett vegyületek számát viszont úgy számíthatjuk ki, ha az egyes lépések során elvégzett kapcsolások számát összeszorozzuk.

3 x 3 x 3 x 3 = 81

Azaz, míg a megosztásos-keveréses szintézis során a befektetendő munka csupán lineárisan növekszik, addig a képződő vegyületek száma exponenciálisan nő a kapcsolási lépések számával. Ez a kivételesen nagy hatékonyság magyarázata.

A hatékonyságot egy gyakorlati példával is illusztrálhatjuk. Az egyszerűség kedvéért maradjunk ismét a peptideknél. Ha minden kapcsolási lépésben 20 aminosavval dolgoznánk, és ezt a 20-20 kapcsolást minden nap elvégeznénk (ami egyébként nem különösebben megerőltető, ha 20 reakcióedényben minden műveletet párhuzamosan végzünk), az eltelt napok számától függően a következő számú peptidet állíthatnánk elő:

2 nap   400 dipeptid
3 nap   8 ezer tripeptid
4 nap   160 ezer tetrapeptid
5 nap   3 millió 200 ezer pentapeptid
6 nap   64 millió hexapeptid
7 nap   1 milliárd 280 millió heptapeptid

A sort lehetne folytatni, de a szintézis során megmozgatandó anyagmennyiségek és oldószertérfogatok már így is meghaladnák a szokásos laboratóriumi léptéket. Ez azt jelenti, hogy az előállítandó új vegyületek számát már nem a rendelkezésre álló munkaidő, hanem a szükséges anyagmennyiség korlátozza. Hogy egy végtelenül szélsőséges példát is említsünk, és egyben visszautaljunk a IV. részben említett 245-ös tagszámú fehérjékhez, egy vegyész minden további nélkül feláldozhatna életéből 245 napot arra, hogy egy ilyen fehérjetárat előállítson, sajnos azonban a világegyetem anyaga, beleértve őt magát is, sokkal előbb elfogyna, mintsem a tár elkészülne.

Egyetlen anyag képződése a műanyag hordozó egyes szemcséiben

A kivételesen nagy hatékonyságon kívül a megosztásos-keveréses módszernek van egy másik igen fontos sajátsága is. Ez arra vezethető vissza, hogy a kapcsolás mindig csak egyetlen aminosavval történik. Ezért nincs lehetőség arra, hogy a hordozóanyag egyes szemcséin egynél több anyag keletkezzék.

Az, hogy egy tetszőlegesen kiválasztott szemcsén mely vegyület - azaz például milyen aminosav-sorrendű peptid - képződik, attól függ, hogy az egyes reakciólépéseket megelőző porciózások során a kérdéses szemcse véletlenszerűen mely adagokba került, és ezeket az adagokat mely aminosavakkal reagáltattuk.

A következő animáció ^|4}| azt mutatja, hogy a zöld körrel jelölt, önkényesen kiválasztott hordozószemcse a szintézis első lépésében abba a reakcióedénybe kerül, ahol a sárga körrel szimbolizált aminosavval történik a kapcsolás, majd a piros körös, végül pedig a kék körös edénybe jut. Így aztán csak egyetlen, a sárga-piros-kék sorrenddel jellemezhető peptid képződik rajta.

A megosztásos-keveréses eljárásnak ez a jellegzetessége végeredményben azt jelenti, hogy az előállított vegyülettár komponensei a hordozóról történő lehasítás előtt nem keverékként, hanem egyedi vegyületekként vannak jelen. Tényleges keverék csak a hordozóról történő lehasítás során keletkezik. Az egy szemcse-egy vegyület sajátság messzemenően megkönnyíti a hatásos vegyület kiválasztását.

VIII. Hogyan lehet megtalálni a tűt a szénakazalban?

Igazi keverékek vizsgálata

Már amikor a szintézis ötlete felmerült, akkor világos volt, hogy ki kell dolgozni egy olyan stratégiát is, amely lehetővé teszi, hogy a sok ezer vegyületből ki lehessen választani azt, amelyik valamely számunkra hasznos tulajdonságot hordoz. Ezt a feladatot sokan ahhoz hasonlítják, mintha egy tűt kéne megtalálni a szénakazalban. Létezik azonban egy másik analógia is, mégpedig az, amikor a rendőrségnek azonosítania kell a tettest az elvileg lehetséges több millió elkövető közül. Ez az analógia annyira szoros, hogy egy ilyen példán mutatom be a hasznos anyag kiválasztásának stratégiáját.

 

Tételezzük fel, hogy az elkövető lehet kopasz, rövid hajú és hosszú, lányos hajú. Lehet bajusztalan, pörgebajszú vagy lekonyuló bajszú. Ugyancsak lehet borotvált, kecskeszakállú vagy torzonborz szakállú. Ezeket az arcjellemzőket a 10. ábra mutatja.
Ha ezeket az arcelemeket különböző kombinációkban az arcra illesztjük, összesen 27 különböző arc vezethető le. Ezeket a 11. ábra mutatja.

 

Mármost ha akad egy szemtanú, aki szerint a bűnelkövető hosszú hajú, akkor elfelejthetjük az összes kopaszt és rövid hajút, és a lehetséges gyanúsítottak száma 27-ről 9-re csökken. Ha valaki látta, hogy az illető pörgebajszú, a gyanúsítottak száma 3-ra redukálódik. Ha valaki azt is megfigyelte, hogy torzonborz szakállú, az elkövető egyértelműen azonosítható. Ugyanezt az elvet követi a biológiailag aktív peptidek azonosításánál az ún. iterációs módszer. Az iterációs módszer alkalmazása során az előállított peptidek közül sorra kiszűrjük azokat, amelyek megfelelő biológiai aktivitást mutatnak, amíg egyre kevesebb és kevesebb peptid közül kell kiválasztanunk a legmegfelelőbbet. Végül egyetlen peptid marad a sok közül, az, amelyik a legnagyobb hatékonysággal rendelkezik.

Kötődési kísérletek szemcséhez kötött vegyülettárakkal

A módszerek másik nagy csoportjánál az azonosítás ún. kötődési kísérleteken alapul, és azt használja ki, hogy a szilárd hordozó szemcséin a szintézis során egyetlen vegyület képződik. Ilyen kísérletről számoltak be 1991-ben az arizonai egyetem kutatói, akik azt akarták megállapítani, hogy van-e az általuk szintetizált peptidek között olyan, amelyik képes erősen kötődni egy általuk kiválasztott fehérjéhez. A szintézis után a hordozóról nem hasították le a mintegy 3 millió peptidet, hanem azokat a szemcsékhez kötött állapotban vizsgálták. A szemcséket egy tálkába vitték, és ráöntötték a kiválasztott fehérje oldatát. A fehérjét előzetesen kék festék hozzákapcsolásával megszínezték. Megfelelő ideig tartó rázogatás után a fehérjeoldatot eltávolították, és a szemcséket megmosták. Azt látták, amit a következő animáció mutat ^|5}| . A szemcsék túlnyomó része megtartotta eredeti, enyhén sárga színét, de volt közöttük néhány kék színű is. Ez azt mutatta, hogy a szemcsén levő peptid megkötötte a kék színű fehérjét.

A kék színű szemcséket egyenként kiemelték, majd meghatározták a rajtuk levő peptidek aminosav-sorrendjét. Ezzel meg tudták állapítani, hogy mely aminosav-sorrendű peptidek képesek az adott fehérjéhez erősen kapcsolódni.

IX. A kombinatorikus eljárások robbanásszerű elterjedése

Miután az ötletet teljesen kidolgoztuk, szabadalmaztatni lehetett volna, de különböző okok miatt erre nem került sor. Az egyik gyógyszergyár szabadalmi ügyvivője azonban azt a baráti tanácsot adta, hogy írjam le a módszert, és láttamoztassam közjegyzővel. Ez meg is történt; az eredeti szöveg hozzáférhető az alábbi internetcímen: http://szerves.chem.elte.hu/Furka/82Magya5Html.htm

A megosztásos-keveréses eljárás közzététele után nyilvánvalóvá vált, hogy egy olyan technika került a vegyészek kezébe, amely szinte korlátlan számú új vegyület szintézisét teszi lehetővé. Ennek óriási hatása volt. Sok-sok új, elsősorban gyógyszerkutatással foglalkozó vállalatot alapítottak a technika hasznosítására, az óriáscégek pedig rendre kombinatorikus részlegeket hoztak létre sokmillió dolláros befektetésekkel. Különösen az Egyesült Államokban volt nagy a cégalapítási kedv. Mára már a régebben alapított kisvállalatok egy részét felvásárolták az óriáscégek, és helyüket újabban alapítottak foglalták el. A kombinatorikus módszereket ma már Magyarországon is hasznosítják, például a gyógyszergyárakban.

A kombinatorikus kémia mára elismert önálló tudományággá vált, az Egyesült Államokban a stratégiailag fontos tudományágak közé sorolják. Számos kombinatorikus tárgyú folyóirat jelenik meg, és a publikált könyvek mennyisége is igen jelentős. Az évenkénti szimpóziumokat alig lehet már számon tartani. Megalakult a Kombinatorikus Tudományok Európai Társasága is, amelynek első szimpóziumát 2001-ben Budapesten rendeztük meg.

A kutatók többsége azt tartja, hogy a kombinatorikus kémia történetének csak a legelején tart - az igazi fejlődés csak ezután fog bekövetkezni. Sokan osztják azt a nézetet, hogy ennek az új tudományágnak az eddigi legfőbb eredménye - túl az igen jelentős gyakorlati következményeken - az a változás, amit a kutatók gondolkodásmódjában idézett elő. Ezt a véleményt látszik alátámasztani, hogy a kombinatorikus kémia gondolkodásmódja lassan kezd átszivárogni más tudományágakba is, köztük például az anyagtudományokba és a biológiába.