Nghiên cứu của nhà hóa học Jon Ellman về hợp chất tert-butanesulfinamide (tBS) cho thấy những tiến bộ trong hóa học tổng hợp có thể đóng vai trò quan trọng trong phát hiện thuốc và góp phần tạo ra các phương pháp điều trị cứu sống con người.

Jon Ellman vẫn nhớ rõ những năm tháng đen tối của đại dịch HIV/AIDS. Năm 1989, khi còn là nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Đại học California, Berkeley, ông thường đọc tờ Bay Area Reporter trên đường đi làm. Mỗi tuần tờ báo đều đăng danh sách những người qua đời vì AIDS. Thời điểm đó, căn bệnh gần như đồng nghĩa với án tử vì chưa có phương pháp điều trị hiệu quả.

Trong khi HIV/AIDS tàn phá cộng đồng ở Vùng Vịnh và nhiều nơi trên thế giới, các nhà khoa học nỗ lực tìm hiểu cơ chế của virus. Bước ngoặt đầu tiên xuất hiện vào giữa những năm 1990 với liệu pháp kháng retrovirus hoạt tính cao (HAART), cho phép kiểm soát virus HIV và mang lại hy vọng cho người bệnh. Tuy nhiên, việc điều trị vẫn gặp nhiều rào cản như chi phí, khả năng tiếp cận và chế độ dùng thuốc phức tạp. Điều đó thúc đẩy các nhà khoa học tìm kiếm những giải pháp tốt hơn.

Đột phá từ hóa học tổng hợp

Trong bối cảnh đó, Ellman tập trung nghiên cứu cách tổng hợp amine - một nhóm hợp chất có mặt trong hơn 75% các loại thuốc và ứng viên thuốc. Năm 1997, cùng với hai nghiên cứu sinh Guangcheng Liu và Derek Cogan, ông phát triển phương pháp tổng hợp amine bất đối xứng bằng tác chất tert-butanesulfinamide (tBS). Công trình được công bố trên Journal of the American Chemical Society đã đưa ra một quy trình hai bước thực tiễn để sản xuất tBS với số lượng lớn và sử dụng nó trong tổng hợp amine. Phương pháp này nhanh chóng được nhiều nhà khoa học và công ty dược sử dụng để phát triển thuốc và các phương pháp tổng hợp mới.

Khi nhu cầu sử dụng tBS tăng lên trong ngành dược, nhóm Ellman tiếp tục cải tiến quy trình để sản xuất ở quy mô lớn. Năm 2003, nghiên cứu sinh Daniel Weix trong phòng thí nghiệm đã phát triển một phương pháp hiệu quả hơn, cho phép phản ứng diễn ra ở nồng độ cao và giảm chất thải. Nhờ đó, tBS có thể được sản xuất với chi phí thấp và độ tin cậy cao.

Cho đến nay, hàng loạt ứng viên thuốc và ít nhất 10 loại thuốc được FDA phê duyệt đã được tổng hợp bằng hóa học tBS, còn được gọi là “Ellman’s auxiliary”. Một ví dụ nổi bật là lenacapavir, loại thuốc phòng ngừa HIV được tạp chí Science vinh danh là Đột phá của năm 2024. Khác với thuốc dự phòng HIV dạng viên phải uống hàng ngày, lenacapavir được tiêm mỗi sáu tháng một lần, giúp việc tuân thủ điều trị dễ dàng hơn và đạt hiệu quả rất cao trong thử nghiệm lâm sàng. Dù phòng thí nghiệm của Ellman không trực tiếp phát triển loại thuốc này, tác chất tBS do nhóm ông phát minh đã được sử dụng trong quá trình tổng hợp phân tử thuốc.

Di sản khoa học và thế hệ tiếp theo

Ellman cho biết điều khiến ông hài lòng nhất không chỉ là việc công trình hóa học của mình góp phần hỗ trợ phát triển thuốc, mà còn là thành công của các học trò. Nhiều cựu sinh viên của ông hiện giữ vị trí lãnh đạo trong các công ty công nghệ sinh học hoặc trở thành giáo sư tại các trường đại học lớn.

Hiện tại, các nghiên cứu sinh hiện tại tại Đại học Yale đang tiếp tục phát triển các phương pháp tổng hợp những cấu trúc aza-lưu huỳnh đối quang mới, chẳng hạn như sulfoximine, ngày càng được sử dụng trong các loại thuốc hiện đại để cải thiện hiệu lực và độ chọn lọc.

Hơn bốn thập kỷ sau khi đại dịch HIV/AIDS bắt đầu, số ca tử vong đã giảm đáng kể, dù số ca nhiễm mới vẫn còn cao. Tuy vậy, những tiến bộ như lenacapavir mang lại hy vọng rằng các phương pháp điều trị và phòng ngừa hiệu quả hơn sẽ tiếp tục được phát triển trong tương lai.

P.A (Theo Yale)