L-Carboranylalanine (LCba) was het eerste polyhedrale boraanaminozuurderivaat dat in 1976 werd gesynthetiseerd, samen met de ontwikkeling van Boron Neutron Capture Therapy (BNCT). Het doel van het ontwerp was om de structuur van het essentiële aminozuur fenylalanine in het menselijk lichaam na te bootsen (zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding). Door de benzeenring te vervangen door een kooi van koolstof-borium, zou deze als fenylalanine-analoog kunnen deelnemen aan het biologische metabolische proces. Tegelijkertijd gaf de introductie van koolstof-borium het molecuul ook unieke eigenschappen zoals drie-dimensionale aromatiteit, hydrofobiciteit, chemische inertheid en een hoog boorgehalte. Dit maakte het niet alleen tot een direct kandidaat-boriummedicijn voor BNCT, maar ook tot een moleculair hulpmiddel om de medicijnactiviteit te verbeteren.
In eerdere onderzoeken vertoonde L-Carboranylalanine een uitstekende veiligheid. Uit dierproeven bleek dat bij intraperitoneale injectie in een dosis van 25 mg per muis (of 85 mg/kg) binnen drie weken geen toxische effecten werden waargenomen (J. Labeled Compd. Radiopharm. 1977, 14, 487). In experimenten met melanoomcellen van muizen was het intracellulaire bindingsvermogen van L-carbonboraan-alanine superieur aan dat van het veelgebruikte klinische boormedicijn BPA. Na bestraling met neutronen nam het overlevingspercentage van de cellen aanzienlijk af (Acta. Oncologica. 1994, 33, 685).
Het opwindende is dat L-Carboranylalanine, na te zijn gechlooracetyleerd en gemodificeerd, met succes werd omgezet in een translatie-initiatiefactor (zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding), waardoor L-Carboranylalanine met succes werd geïntegreerd in het macrocyclische peptide. Dit macrocyclische peptide heeft een hoge affiniteit en specificiteit voor de menselijke epidermale groeifactorreceptor en kan direct deelnemen aan de binding aan de hydrofobe plaats van de receptor, en zijn functie kan niet worden vervangen door fenylalanine; tegelijkertijd verbetert de introductie van L-Carboranylalanine de stabiliteit van het peptide. Het macrocyclische peptide dat is gelabeld met fluoresceïne kan ook worden gebruikt voor fluorescentiebeeldvorming (J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 19193) en is een zeer veelbelovende kandidaatverbinding voor BNCT-boriumgeneesmiddelen.
Het is niet alleen een medicijn op basis van boor-, maar het is ook een 'magische hulp' bij de ontwikkeling van medicijnen. Door L-Carboranylalanine te gebruiken als de aminozuureenheid ter vervanging van de fenylalanine in de peptideketen van de trypsineremmeranaloog van de pancreas (zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding), kan het effectief binden aan de hydrofobe herkenningsplaats van het fenylalanine van het enzym en heeft het een goed remmend effect op trypsine, met een beter effect dan de fenylalaninepeptideketen (Helv. Chim. Acta. 1977, 60, 959). Bovendien, na vervanging van de fenylalanine op de 4e positie van [Leu5]-enkefaline met L-Carboranylalanine (zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding), de [Auto4, Leu5]-enkefaline heeft een drievoudige toename in bindingsaffiniteit voor de opioïdereceptor en is vergelijkbaar met de van nature sterkste [Met5]-enkefaline (FEBS Lett. 1977, 82, 325).
Uit het bovenstaande onderzoek blijkt dat L-Carboranylalanine een unieke wetenschappelijke waarde en brede toepassingsmogelijkheden bezit. Met de doorbraak in het bereidingsproces zijn L-Carboranylalanine en zijn derivaten commercieel verkrijgbaar in ons bedrijf. Wij geloven dat chiraal carboraan-alanine en zijn derivaten in de toekomst een steeds belangrijkere rol zullen spelen bij het ontwerpen van precieze medicijnmoleculen.