L-carboranilalanina (LCba) è stato il primo derivato amminoacidico del borano poliedrico sintetizzato nel 1976 insieme allo sviluppo della Boron Neutron Capture Therapy (BNCT). Il suo scopo progettuale era imitare la struttura dell'amminoacido essenziale fenilalanina nel corpo umano (come mostrato nella figura seguente). Sostituendo l'anello benzenico con una gabbia di carbonio-boro, potrebbe partecipare al processo metabolico biologico come analogo della fenilalanina. Allo stesso tempo, l'introduzione del carbonio-boro ha anche dotato la molecola di proprietà uniche come aromaticità tridimensionale, idrofobicità, inerzia chimica e alto contenuto di boro. Ciò lo ha reso non solo un farmaco a base di boro candidato diretto per la BNCT, ma anche uno strumento molecolare per migliorare l'attività del farmaco.
Negli studi precedenti, la L-carboranilalanina ha dimostrato un'eccellente sicurezza. Esperimenti su animali hanno dimostrato che quando iniettato per via intraperitoneale alla dose di 25 mg per topo (o 85 mg/kg), non sono stati osservati effetti tossici entro tre settimane (J. Labeled Compd. Radiopharm. 1977, 14, 487). Negli esperimenti con cellule di melanoma di topo, la capacità di legame intracellulare del L-carbonborano-alanina era superiore al farmaco a base di boro comunemente utilizzato in ambito clinico, il BPA. Dopo l'irradiazione con neutroni, il tasso di sopravvivenza cellulare è diminuito significativamente (Acta. Oncologica. 1994, 33, 685).
Ciò che è interessante è che la L-Carboranilalanina, dopo essere stata cloroacetilata e modificata, è stata trasformata con successo in un fattore di inizio della traduzione (come mostrato nella figura seguente), integrando con successo la L-Carboranilalanina nel peptide macrociclico. Questo peptide macrociclico ha elevata affinità e specificità per il recettore del fattore di crescita epidermico umano e può partecipare direttamente al legame con il sito idrofobico del recettore e la sua funzione non può essere sostituita dalla fenilalanina; allo stesso tempo, l'introduzione della L-Carboranilalanina migliora la stabilità del peptide. Il peptide macrociclico marcato con fluoresceina può essere utilizzato anche per l'imaging a fluorescenza (J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 19193) ed è un composto candidato altamente promettente per i farmaci BNCT al boro.
Non solo è un farmaco a base di boro-, ma è anche un "aiutante magico" nello sviluppo di farmaci. Utilizzando la L-carboranilalanina come unità aminoacidica per sostituire la fenilalanina nella catena peptidica dell'analogo inibitore della trypsin pancreatico (come mostrato nella figura seguente), può legarsi efficacemente al sito di riconoscimento idrofobico della fenilalanina dell'enzima e ha un buon effetto inibitorio sulla trypsin, con un effetto migliore rispetto alla catena peptidica della fenilalanina (Helv. Chim. Acta. 1977, 60, 959). Inoltre, dopo aver sostituito la fenilalanina alla 4a posizione di [Leu5]-encefalina con L-carboranilalanina (come mostrato nella figura sotto), la [Car4, Leu5]-encefalina ha un'affinità di legame con il recettore degli oppioidi aumentata di 3 volte ed è paragonabile alla [Met5]-encefalina (FEBS Lett. 1977, 82, 325).
La ricerca di cui sopra indica che la L-carboranilalanina possiede un valore scientifico unico e ampie prospettive di applicazione. Con la svolta nel processo di preparazione, la L-Carboranilalanina e i suoi derivati sono diventati disponibili in commercio presso la nostra azienda. Riteniamo che in futuro il carborano chirale-alanina e i suoi derivati giocheranno un ruolo sempre più importante nella progettazione di precise molecole farmaceutiche.