Ludzki organizm wykorzystuje cholesterol jako prekursor do wytworzenia szerokiej gamy hormonów steroidowych regulujących metabolizm, układ płciowy czy odpowiedź immunologiczną. Pochodne steroidowe od dziesięcioleci stanowią gałąź przemysłu farmaceutycznego i umożliwiają leczenie wielu schorzeń związanych ze stanem zapalnym (kortykosteroidy) czy kontrolowaniem płodności (pochodne estrogenów i progesteronu).

Androgeny – od hormonów do leków

Androgeny należą do steroidów zawierających 19 atomów węgla i pełną rolę hormonów płciowych o działaniu maskulinizującym, tzn. odpowiadają za rozwój męskich cech płciowych. Ponadto, wykazują działanie anaboliczne, poprzez stymulację biosyntezy białek i zmniejszenie stopnia ich rozpadu w mięśniach [1]. Wykazano, że dla biologicznie aktywnych androgenów wprowadzenie wiązania podwójnego (odwodornienie) między atomy C1 i C2 wiąże się ze zwiększeniem anabolicznej aktywności biologicznej związku (silniejsze wiązanie do receptorów androgenowych), co przekłada się na aplikacyjne wykorzystanie syntezowanych 1-dehydro-produktów [2]. 1-Dehydrosteroidy uważa się za związki egzogenne (tj. dostarczane z pokarmem) lub powstające w wyniku metabolizmu bakterii jelitowych [3].

Przykładem 1-dehydrosteroidów jest 1-dehydro-17-metylotestosteronu (metandienon), pochodna testosteronu znana i stosowana już od blisko 60 lat [4,5]. Działanie związku polega na zatrzymaniu azotu w organizmie, co wpływa na wzrost ilości białka, czyniąc go bardzo efektywnym doustnym anabolikiem, wpływającym na syntezę białek, glikogenolizę oraz wzrost siły mięśni. Jako lek wykorzystywany jest m.in. przy zaburzeniach przyswajania, nadmiernej utracie czy zaburzeniach syntezy białek, osteoporozie czy po ciężkich chorobach wyniszczających i zakażeniach. Pomimo istotnych efektów ubocznych metandienon cieszy się popularnością i jest produkowany m.in. w Polsce (Metanabol, Jelfa S.A.).

Rys. 1. Enzymatyczna synteza metandienonu z metylotestosteronu.

Biokatalityczne odwodornienie

Proces syntezy 1-dehydro-3-ketosteroidów można przeprowadzić z bardzo wysoką wydajnością stosując metody biokatalityczne, będące ekologiczną alternatywą względem klasycznej syntezy chemicznej [6]. Dzięki współpracy naukowców z Instytutu Katalizy i Fizykochemii Powierzchni PAN w Krakowie i z Katedry Chemii Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu udało się zastosować bakteryjny enzym, ¹Δ-dehydrogenazę cholest-4-en-3-onu z S. denitrificans, do syntezy szeregu odwodornionych 3-ketosteroidów o znaczeniu farmakologicznym (Rys. 1). Zoptymalizowano zarówno proces pozyskiwania biokatalizatora, poprzez zastosowanie nadekspresji enzymu w E. coli, jak również warunki syntezy, poprzez stosowanie tanich re-utleniaczy i optymalnych warunków rozpuszczenia steroli. Prawa własności do opracowanych metod syntezy zostały zabezpieczone polskimi zgłoszeniami patentowymi [7]. Obecnie IKiFP PAN poszukuje partnerów chętnych do dalszego wspólnego rozwijania tych metod i wdrożenia ich do produkcji pochodnych steroidowych.