En million gange hurtigere:DNA-nanoteknologi kunne fremskynde farmaceutisk udvikling og samtidig minimere omkostningerne

Et nyt værktøj fremskynder udviklingen af ​​vacciner og andre farmaceutiske produkter mere end 1 million gange, samtidig med at omkostningerne minimeres.

I jagten på farmaceutiske midler, såsom nye vacciner, vil industrien rutinemæssigt scanne tusindvis af relaterede kandidatmolekyler. En ny teknik tillader dette at finde sted på nanoskalaen, hvilket minimerer brugen af ​​materialer og energi. Værket er publiceret i tidsskriftet Nature Chemistry .

Mere end 40.000 molekyler kan syntetiseres og analyseres inden for et område, der er mindre end et knappenålshoved. Metoden, der er udviklet gennem en meget tværfaglig forskningsindsats i Danmark, lover drastisk at reducere mængden af ​​materiale, energi og økonomiske omkostninger for medicinalvirksomheder.

Metoden fungerer ved at bruge sæbelignende bobler som nano-beholdere. Med DNA-nanoteknologi kan flere ingredienser blandes i beholderne.

"Mængderne er så små, at materialeforbruget kan sammenlignes med at bruge en liter vand og et kilogram materiale i stedet for hele vandmængderne i alle oceaner til at teste materiale svarende til hele Mount Everests masse. Dette er en hidtil uset besparelse i indsats, materiale, arbejdskraft og energi," siger leder af teamet Nikos Hatzakis, lektor ved Kemisk Institut, Københavns Universitet.

"At spare uendeligt [på] mængder af tid, energi og arbejdskraft ville være fundamentalt vigtigt for enhver synteseudvikling og -evaluering af lægemidler," siger Ph.D. Studerende Mette G. Malle, hovedforfatter af artiklen, og i øjeblikket postdoc-forsker ved Harvard University, U.S..

Resultater inden for kun syv minutter

Arbejdet er udført i samarbejde mellem Hatzakis Group, Københavns Universitet, og lektor Stefan Vogel, Syddansk Universitet. Projektet er blevet støttet af en Villum Foundation Center of Excellence-bevilling. Den resulterende opløsning kaldes "enkeltpartikel-kombinatorisk lipidisk nanocontainer-fusion baseret på DNA-medieret fusion" - forkortet SPARCLD.

Gennembruddet involverer integration af elementer fra normalt ret fjerne discipliner:syntetisk biokemi, nanoteknologi, DNA-syntese, kombinationskemi og endda Machine Learning, som er en AI (kunstig intelligens) disciplin.

"Intet enkelt element i vores løsning er helt nyt, men de er aldrig blevet kombineret så problemfrit," forklarer Nikos Hatzakis.

Metoden giver resultater inden for blot syv minutter.

"Det, vi har, er meget tæt på en live-udlæsning. Det betyder, at man kan moderere opsætningen løbende baseret på, at aflæsningerne tilfører betydelig merværdi. Vi forventer, at dette er en nøglefaktor for industrien, der ønsker at implementere løsningen," siger Mette G. Malle.

'Måtte holde tingene tys-tys'

De enkelte forskere i projektet har flere branchesamarbejder, men alligevel ved de ikke, hvilke virksomheder der kan have lyst til at implementere den nye high-throughput-metode.

"Vi var nødt til at holde tys-tys, da vi ikke ønskede at risikere, at andre udgiver noget lignende før os. Vi kunne således ikke indgå i samtaler med industrien eller med andre forskere, der måtte bruge metoden i forskellige applikationer," siger han. siger Nikos Hatzakis.

Alligevel kan han nævne nogle mulige anvendelser:

"Et sikkert bud ville være, at både industri og akademiske grupper involveret i syntese af lange molekyler såsom polymerer kunne være blandt de første til at tage metoden i brug. Det samme gælder ligander af relevans for farmaceutisk udvikling. En særlig skønhed ved metoden [er ] at den kan integreres yderligere, hvilket giver mulighed for direkte tilføjelse af en relevant applikation."

Her kan eksempler være RNA-strenge til det vigtige bioteknologiske værktøj CRISPR eller et alternativ til screening og påvisning og syntetisering af RNA til fremtidige pandemiske vacciner.

"Vores opsætning giver mulighed for at integrere SPARCLD med post-kombinatorisk udlæsning for kombinationer af protein-ligand-reaktioner, såsom dem, der er relevante for brug i CRISPR. Kun, vi har ikke været i stand til at løse dette endnu, da vi ønskede at offentliggøre vores metodologi først." + Udforsk yderligere

Ny metode kan forbedre prostatacancer og behandlinger for højt kolesteroltal