L-Carboranylalanine (LCba) a été le premier dérivé d'acide aminé polyédrique de borane synthétisé en 1976 parallèlement au développement de la thérapie par capture de neutrons au bore (BNCT). Son objectif de conception était d'imiter la structure de l'acide aminé essentiel phénylalanine dans le corps humain (comme le montre la figure ci-dessous). En remplaçant le cycle benzénique par une cage de carbone-bore, il pourrait participer au processus métabolique biologique en tant qu'analogue de la phénylalanine. Dans le même temps, l'introduction du carbone-bore a également doté la molécule de propriétés uniques telles que l'aromaticité tridimensionnelle-, l'hydrophobicité, l'inertie chimique et une teneur élevée en bore. Cela en a fait non seulement un médicament à base de bore candidat direct pour le BNCT, mais également un outil moléculaire pour améliorer l’activité des médicaments.
Dans des études antérieures, la L-Carboranylalanine a démontré une excellente sécurité. Des expériences sur des animaux ont montré que lorsqu'il était injecté par voie intrapéritonéale à une dose de 25 mg par souris (ou 85 mg/kg), aucun effet toxique n'était observé dans les trois semaines (J. Labeled Compd. Radiopharm. 1977, 14, 487). Dans des expériences avec des cellules de mélanome de souris, la capacité de liaison intracellulaire du L-carbonborane-alanine était supérieure à celle du médicament à base de bore couramment utilisé en clinique, le BPA. Après irradiation neutronique, le taux de survie cellulaire a diminué de manière significative (Acta. Oncologica. 1994, 33, 685).
Ce qui est passionnant, c'est que la L-Carboranylalanine, après avoir été chloroacétylée et modifiée, a été transformée avec succès en un facteur d'initiation de la traduction (comme le montre la figure ci-dessous), intégrant avec succès la L-Carboranylalanine dans le peptide macrocyclique. Ce peptide macrocyclique a une affinité et une spécificité élevées pour le récepteur du facteur de croissance épidermique humain et peut directement participer à la liaison au site hydrophobe du récepteur, et sa fonction ne peut pas être remplacée par la phénylalanine ; dans le même temps, l'introduction de L-Carboranylalanine améliore la stabilité du peptide. Le peptide macrocyclique marqué à la fluorescéine peut également être utilisé pour l'imagerie par fluorescence (J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 19193) et constitue un composé candidat très prometteur pour les médicaments à base de bore BNCT.
Non seulement c'est un médicament à base de bore, mais c'est aussi une « aide magique » dans le développement de médicaments. En utilisant la L-Carboranylalanine comme unité d'acide aminé pour remplacer la phénylalanine dans la chaîne peptidique de l'analogue de l'inhibiteur de la trypsine pancréatique (comme le montre la figure ci-dessous), elle peut se lier efficacement au site de reconnaissance hydrophobe de la phénylalanine de l'enzyme et a un bon effet inhibiteur sur la trypsine, avec un meilleur effet que la chaîne peptidique de la phénylalanine (Helv. Chim. Acta. 1977, 60, 959). De plus, après avoir remplacé la phénylalanine en 4ème position de [Leu5]-enképhaline avec L-Carboranylalanine (comme le montre la figure ci-dessous), le [Car4, Leu5]-l'enképhaline a une affinité de liaison trois fois plus élevée pour le récepteur opioïde et est comparable au [Met] naturellement le plus fort5]-enképhaline (FEBS Lett. 1977, 82, 325).
Les recherches ci-dessus indiquent que la L-Carboranylalanine possède une valeur scientifique unique et de larges perspectives d'application. Grâce à la percée dans le processus de préparation, la L-Carboranylalanine et ses dérivés sont disponibles dans le commerce dans notre société. Nous pensons qu'à l'avenir, la carborane chirale-alanine et ses dérivés joueront un rôle de plus en plus important dans la conception de molécules médicamenteuses précises.