Ny metode til fremstilling af syntetisk DNA

Kemisk syntetiserede korte DNA-sekvenser er ekstremt vigtige ingredienser med utallige anvendelser i forskningslaboratorier, hospitaler, og i industrien, som i metoden til at identificere COVID-19. Phosphoramiditter er nødvendige byggesten i produktionen af ​​DNA -sekvenser, men de er ustabile, og går hurtigt i stykker. Ph.D. Alexander Sandahl (professor Kurt Gothelfs gruppe, Aarhus Universitet) har, i samarbejde med en forsker i professor Troels Skrydstrups gruppe, udviklet en ny patenteret måde at hurtigt og effektivt fremstille de ustabile byggeklodser umiddelbart før de skal bruges, og dermed strømline DNA-produktionen.

De producerede DNA-sekvenser kaldes også oligonukleotider. Disse er meget brugt til sygdomsidentifikation, til fremstilling af oligonukleotidbaserede lægemidler og til flere andre medicinske og bioteknologiske anvendelser.

Den store efterspørgsel efter oligonukleotider kræver derfor en effektiv automatiseret metode til deres kemiske produktion. Denne proces er baseret på phosphoramiditter, som er kemiske forbindelser, der har den ulempe, at de er ustabile, medmindre de opbevares ved de ideelle -20 grader Celsius.

Instrumenter, der bruges til DNA -syntese, er ikke i stand til at afkøle phosphoramiditterne, og det er derfor uundgåeligt, at nogle af dem nedbrydes efter at være blevet tilføjet til instrumentet.

Undgå uønsket nedbrydning af vigtige ingredienser

Professor Kurt Gothelf og professor Troels Skrydstrup leder hver en forskergruppe i organisk kemi, som har arbejdet sammen om at udvikle en forholdsvis enkel, men effektiv teknologi, hvor produktionen af ​​fosforamiditter kan automatiseres og integreres direkte i instrumentet til DNA-syntese.

Dette undgår både den manuelle syntese af disse, hvilket normalt vil tage op til 12 timer, samt problemet med at opbevare ustabile phosphoramiditter. Gothelfs gruppe har bidraget med deres ekspertise inden for automatiseret DNA-syntese, og Skrydstrups gruppe har bidraget med deres knowhow med kemiske reaktioner, der finder sted i kontinuerligt flydende væsker (flowkemi).

"Det har været et meget givende samarbejde, som netop er en af ​​kerneværdierne i iNANO, siger Kurt Gothelf, som tilføjer "og jeg vil også gerne tilskrive Alexander Sandahl en stor del af æren for, at dette projekt er lykkedes, da han har etableret samarbejdet og har udviklet og realiseret en stor del af ideerne til projektet."

Resultaterne er netop blevet offentliggjort i tidsskriftet Naturkommunikation .

I metoden til fremstilling af phosphoramiditter, nukleosider (udgangsmaterialer) skylles gennem et fast materiale (harpiks), som potentielt kan integreres fuldt ud i en automatiseret proces i instrumentet til DNA-syntese. Harpiksen sikrer, at nukleosiderne phosphoryleres hurtigt, hvorved nukleosiderne omdannes til phosphoramiditter inden for få minutter. Fra harpiksen, phosphoramiditerne skylles automatisk videre til den del af instrumentet, som er ansvarlig for DNA-syntesen.

Dette undgår nedbrydning af phosphoramiditter, da de først produceres lige før de skal bruges (on-demand), i en hurtigere, mere effektiv flow-baseret måde, der potentielt kan automatiseres og betjenes af ikke-kemikere.