L-Karboranyloalanina (LCba) była pierwszą wielościenną pochodną aminokwasu boranu zsyntetyzowaną w 1976 roku wraz z rozwojem terapii wychwytem neutronów boru (BNCT). Celem jego projektu było naśladowanie struktury niezbędnego aminokwasu fenyloalaniny w organizmie człowieka (jak pokazano na rysunku poniżej). Zastępując pierścień benzenowy klatką węglowo--borową, mógłby on uczestniczyć w biologicznym procesie metabolicznym jako analog fenyloalaniny. Jednocześnie wprowadzenie węgla-boru nadało cząsteczce unikalne właściwości, takie jak trójwymiarowa-aromatyczność, hydrofobowość, obojętność chemiczna i wysoka zawartość boru. Dzięki temu był on nie tylko bezpośrednim kandydatem na lek na bazie boru do stosowania w BNCT, ale także narzędziem molekularnym poprawiającym aktywność leku.
We wcześniejszych badaniach L-karboranyalanina wykazała doskonałe bezpieczeństwo. Doświadczenia na zwierzętach wykazały, że po wstrzyknięciu dootrzewnowym w dawce 25 mg na mysz (lub 85 mg/kg) nie zaobserwowano żadnych skutków toksycznych w ciągu trzech tygodni (J. Labeled Compd. Radiopharm. 1977, 14, 487). W eksperymentach na mysich komórkach czerniaka wykazano, że wewnątrzkomórkowa zdolność L-boranu-alaniny do wiązania jest lepsza niż powszechnie stosowanego klinicznie leku zawierającego bor BPA. Po napromieniowaniu neutronami przeżywalność komórek znacząco spadła (Acta. Oncologica. 1994, 33, 685).
Ekscytujące jest to, że L-karboranyloalanina po chloroacetylowaniu i modyfikacji została pomyślnie przekształcona w czynnik inicjujący translację (jak pokazano na rysunku poniżej), skutecznie integrując L-karboranyloalaninę z makrocyklicznym peptydem. Ten makrocykliczny peptyd ma wysokie powinowactwo i specyficzność wobec receptora ludzkiego naskórkowego czynnika wzrostu i może bezpośrednio uczestniczyć w wiązaniu z miejscem hydrofobowym receptora, a jego funkcji nie może zastąpić fenyloalanina; jednocześnie wprowadzenie L-karboranyalaniny zwiększa stabilność peptydu. Makrocykliczny peptyd znakowany fluoresceiną można także zastosować do obrazowania fluorescencyjnego (J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 19193) i jest wysoce obiecującym związkiem-kandydatem na leki zawierające bor BNCT.
Jest to nie tylko lek na bazie-boru, ale także „magiczny pomocnik” w opracowywaniu leków. Dzięki zastosowaniu L-karboranyloalaniny jako jednostki aminokwasowej zastępującej fenyloalaninę w łańcuchu peptydowym analogu inhibitora trypsyny trzustki (jak pokazano na rysunku poniżej), może ona skutecznie wiązać się z hydrofobowym miejscem rozpoznawania fenyloalaniny enzymu i ma dobre działanie hamujące na trypsynę, z lepszym skutkiem niż łańcuch peptydowy fenyloalaniny (Helv. Chim. Acta. 1977, 60, 959). Ponadto, po zastąpieniu fenyloalaniny na 4. pozycji [Leu5]-enkefalina z L-karboranyloalaniną (jak pokazano na rysunku poniżej), [samochód4, Leu5]-enkefalina ma 3-krotny wzrost powinowactwa wiązania z receptorem opioidowym i jest porównywalna z naturalnie najsilniejszą [Met5]-enkefalina (FEBS Lett. 1977, 82, 325).
Powyższe badania wskazują, że L-karboranyalanina posiada unikalną wartość naukową i szerokie perspektywy zastosowań. Wraz z przełomem w procesie przygotowania L-karboranyloalanina i jej pochodne stały się dostępne na rynku w naszej firmie. Wierzymy, że w przyszłości chiralna karborano-alanina i jej pochodne będą odgrywać coraz większą rolę w projektowaniu precyzyjnych cząsteczek leków.