Przypadkowe odkrycie przez Fleminga w 1928 r. przeciwbakteryjnych właściwości pleśni z rodzaju Penicillium, doprowadziło w 1938 r. do wyizolowania jednego z najpopularniejszych antybiotyków - penicyliny. Do lamusa odeszły jednak praktyki, gdy leku poszukiwano na oślep, testując setki przypadkowych związków, a cudowne  odkrycie działającego na schorzenia  specyfiku wiąże się z dość małym prawdopodobieństwem.

Wraz z rozwojem i postępem nauki nowe leki tworzone są w oparciu o wiedzę strukturalną wykorzystującą znajomość budowy białka danego patogenu np. wirusa. Dzięki wykorzystaniu nowych rozwiązań możliwe jest precyzyjne zaatakowanie białka patogenu (będącego celem molekularnym) doskonale dopasowaną molekułą chemiczną, działającą jako precyzyjny lek. Główną metodą dostarczającą badaczom wiedzy o trójwymiarowej strukturze tych celów molekularnych jest krystalografia. Zbadanie struktury kryształu dostarcza precyzyjnej informacji o położeniu w przestrzeni każdego z wielu tysięcy (czasem setek tysięcy) atomów biomolekuły. Metoda krystalograficzna polega na naświetleniu kryształów badanej substancji (np. białka) promieniami Rentgena i wykorzystaniu zarejestrowanego obrazu dyfrakcyjnego do odtworzenia rozkładu atomów (tj. struktury) w sieci krystalicznej. Ponieważ uzyskiwanie  kryształów białka jest w dalszym  ciągu ogromnym wyzwaniem, wciąż poszukuje się w nowych rozwiązań prowadzących do tego celu. Polscy naukowcy z Instytutu Chemii Organicznej Polskiej Akademii Nauk podjęli się wyzwania konstrukcji trójwymiarowych szkieletów supramolekularnych, które stanowiłyby matrycę do krystalizacji białek. Struktury te zbudowane będą na zasadzie samoskładających się klocków Lego, o trzech precyzyjnie zaprojektowanych kształtach. Jednym z takich małych elementów budulcowych będą molekuły o charakterze peptydów, czyli  tych  samych komponentów, jakie odnajdujemy w ogromnych strukturach białek. Ponieważ te samoskładające się elementy oprócz części peptydowej będą zawierały stosunkowo proste elementy znane z chemii organicznej, struktury te  nazwane zostały   POF-ami, od angielskiego terminu Peptide-Organic Frameworks.

 - Chemicy oraz inżynierowi  materiałowi (konstruujący nowe materiały na poziomie atomów i molekuł) znają już inne sieci (frameworks), ale o POF-ach nikt dotąd jeszcze nie myślał. A ich potencjał może być ogromny, choćby ze względu na powinowactwo (kompatybilność) elementów peptydowych ze strukturą białek. Przewidujemy, że nasze POF-y będą idealnym środowiskiem do porządkowania w ich wnękach - a w rezultacie do tworzenia sieci krystalicznej - białek nie poddających się krystalizacji tradycyjnymi metodami. Stosowane przez nas peptydy mają szereg dalszych zalet, jak ogromna różnorodność (duży zestaw klocków Lego), dostępność czy biokompatybilność. Wierzymy, że  nasze POF-y znajdą także inne zastosowania jako nowe materiały w medycynie czy technice. Nasze założenia są poparte coraz liczniejszymi przykładami zarówno z chemii, jak i z biologii, które pokazują, że obecność podczas procesu krystalizacji białka różnego rodzaju uporządkowanych struktur sieciowych jest w stanie zwiększyć szanse na otrzymanie dobrej jakości kryształów, niezależnie od tego, czy sieci te są obecne w ostatecznych strukturach kryształów czy nie -  wyjaśnia kierująca projektem dr Agnieszka Szumna.

Na przeprowadzenie prac naukowcy otrzymali grant Narodowego Centrum Nauki, a pierwsze konstrukcje POF-ów zostały już opracowane, więc projekt niesie ze sobą ogromny potencjał badawczy. 

- Do skonstruowania pierwszych POF-ów (które są już dokładnie rozrysowane na desce kreślarskiej) jesteśmy doskonale przygotowani. Opracowaliśmy bowiem niedawno oraz wdrożyliśmy analogiczną koncepcję tworzenia Peptydowo-Organicznych Kapsuł Molekularnych, w których z powodzeniem możemy umieszczać zaplanowany „ładunek” chemiczny. W przyszłości mógłby to być np. lek dostarczany do miejsca, w którym ma zadziałać - dodaje dr Agnieszka Szumna.

Realizacja tego projektu bez wątpienia przyniesie praktyczne korzyści w rozwoju farmakologii a także w wielu innych  dziedzinach bazujących na informacjach strukturalnych o budowie makromolekuł.