Racemate מתייחס לתערובת של שני חומרים כימיים הנבדלים רק במבנה התלת מימדי שלהם. אלה מתנהגים זה לזה כמו תמונה ותמונת ראי ויכולים להיות לכל אחד מהם השפעות תרופתיות שונות מאוד על גוף האדם.
מהו גזע?
אל האני כְּאֵב משחרר איבופרופן נמצא בדרך כלל כגזע. גזע מהיר (גם תערובת גזעית) מתייחס לתערובת של שני חומרים כימיים הקיימים באותו יחס כמותי זה לזה. הם נבדלים במבנה התלת-ממדי שלהם, הנובע מהסידור המתאים של האטומים. אם לאטום יש ארבעה קשרים לארבעה אטומים אחרים או קבוצות אטומים שונים, אטום זה נקרא כיראלי. אם לתרכובת כימית יש לפחות אטום כיראלי אחד, ארבעת השותפים המקשרים יכולים לאמץ שני סידורים שונים סביב האטום הכיראלי. התוצאה היא שני חומרים, מה שמכונה אננטיומרים, שמתנהגים זה לזה במבנה המרחבי שלהם כמו תמונה ותמונת ראי או כמו כפפות שמאל וימין: למרות שהם מכילים בדיוק אותם אטומים או קבוצות אטומים, לא ניתן לגרום להם לחפוף ולכן ניתן להבחין בהם זה מזה בבירור. הם מכונים בדרך כלל (R) - ו- (S) -אננטיומרים.
פעולה פרמקולוגית
אל האני אננטיומרים של חומר שונים בתכונותיהם הפיזיקליות רק ביחס לפעילות האופטית שלהם. חומר פעיל אופטי אם הוא משנה במידה ניכרת תכונה מסוימת של אור בזמן שהוא עובר דרכו. זו אחת הדרכים בהן ניתן להבחין בין האננטיומרים המתאימים ומייצגת קריטריון חיוני בבדיקת הטוהר של תערובת שעלולה להיות גזענית. אננטיומרים לרוב נבדלים במידה ניכרת בתכונותיהם הפיזיולוגיות, מה שהופך את הבחנה שלהם או את טוהר המירוץ לחשיבות רבה ברוקחות. לכל תרופה יש אתר פעולה בגוף האדם, מטרה כביכול, בה היא מוכרת על ידי מבני הגוף עצמו. מבנים אלה הם לרוב עצמם כיראליים ובדרך כלל מזהים רק אננטיומר מסוים של חומר. לכן זה חשוב ביותר בייצור תרופות שרק האננטיומר הפעיל כלול במוצר. אחרת, תופעות לוואי חמורות יכולות להתרחש, מכיוון שאננטיומר תמונת המראה (לעיתים פחות יעיל) יכול, למשל, להיקשר לאתר אחר לגמרי בגוף ולעורר תגובה לא רצויה. יתכן גם שהאננטיומר הלא נכון מתפרק על ידי אנזים בגוף לפני שהוא בכלל מגיע למטרה שלו. או שהוא עלול להיקשר לחלבון תעבורה ולהגיע למיקום לא רצוי בגוף. האפשרויות לאינטראקציה הן מגוונות ביותר, ולכן קשה לחזות תופעות לוואי מתי קיים תערובת גזעית או טהורה שאינה אננטימרטית. דוגמה פחות רצינית אך מעשית יותר היא תרכובות ארומה. קולטני הריח אצלנו אף גם בעלי כירליות ומותאמים לזיהוי חומרים ספציפיים. לפיכך, אננטיומר של החומר הטבעי קרבון מריח כמו קימל, אך אננטיומר תמונת המראה המקבילה מריח כמו מנטה.
יישום ושימוש תרופתי
רבים מהתרכובות האורגניות המשמשות כמרכיבים פעילים ב תרופות יש אטומים כיראליים ובכך אננטיומרים שונים. לכן, יש לנקוט בזהירות כבר במהלך הסינתזה של חומרים אלה כדי להשיג מוצר שהוא טהור ככל האפשר מבחינה אננטימרית. ההפרדה לאחר מכן היא מורכבת מאוד מבחינה טכנית, ולכן במקרים מסוימים ניתן לסבול מתופעות לוואי ואישור גזע מאושר כתרופה. מכיוון שלרוב האננטיומרים הקשורים הם בעלי יכולות שונות, יש למנות את המוצר הסופי הסופי במקרה זה גבוה יותר כדי להשיג את אותה יעילות כמו של תרופה טהורה מבחינה אננטי-אנומרית. לדוגמא, תרופת ההרדמה קטמין יש אננטיומר (S), בעל השפעות משככי כאבים והרדמה טובים יותר, כמו גם תופעות לוואי פסיכוטרופיות נמוכות יותר מאשר אננטיומר (R) המקביל. במקרה זה, זה יתרון עבור המטופל אם משתמשים בתרופה (S) הטהורה באנרגיה. דוגמה נוספת היא משכך כאבים איבופרופן, שבדרך כלל קיים כגזע. רק ל- (S) -anantiomer יש אפקט משכך כאבים, בעוד ל- (R) -anantiomer כמעט ולא יעיל. עם זאת, חלק מסוים של האחרון הופך לצורה הפעילה (S) באורגניזם על ידי אנזים אנדוגני. לכן, אין צורך בסינתזה מורכבת או בהפרדה הבאה של האננטיומרים.
סיכונים ותופעות לוואי
חוסר יעילות של אננטיומר הוא תופעת לוואי יחסית לא מזיקה של שימוש בתערובת גזעית כתרופה. דוגמא טראגית לתופעות לוואי חמורות מאוד היא כדור השינה תלידומיד, המכיל את החומר הפעיל תלידומיד. תלידומיד פורסם בשנות החמישים ככלי שינה לא קטלני והיה פופולרי בקרב נשים בהריון מכיוון שהפחית בנוסף את בחילות הבוקר. מחקרים בבעלי חיים שנערכו עד אז לא הראו כמעט תופעות לוואי. עם זאת, לאחר השקתו בשוק, התרחשו מומים נוספים בתינוקות שזה עתה נולדו והתרופה הוצאה מהשוק הגרמני לאחר ארבע שנים. מחקרים רבים חקרו אז את אופן הפעולה של תלידומיד והצליחו להראות כי המולקולה נקשרת לגורם גדילה בילד שטרם נולד ובכך משבשת את ההתפתחות העוברית. עד כה, לא ניתן לייחס באופן סופי את האפקט הטרטוגני הזה לאננטיומר, במיוחד מכיוון ששני האננטיומרים הופכים זה לזה בגוף. עם זאת, מחקרים דומים מראים כי ל- (S) -anantiomer של תלידומיד יכול להיות השפעה מזיקה חזקה יותר. במקרה של הרדמה מקומית בופיבקיין, סכנה משמעותית נובעת מכניסה בטעות לזרם הדם. כאן, האננטיומר (R) מביא לירידה גדולה יותר לֵב קצב מהאננטיומר המתאים (S). עם זאת, שניהם מראים אפקט הרדמה דומה. אם משתמשים כאן בתרופה טהורה (S) -אננטיומר, ניתן להפחית תופעות לוואי חמורות אלו לחולים.
