Nanoteknologi DNA Revolusioner Mempercepatkan Pembangunan Vaksin Lebih Dari Sejuta Kali

Alat revolusioner akan menghadapi pandemik masa depan dengan tindak balas yang dipercepatkan.

Alat baharu mempercepatkan pembangunan vaksin dan produk farmaseutikal lain lebih daripada satu juta kali ganda sambil meminimumkan kos.

Untuk mencari ejen farmaseutikal seperti vaksin baharu, industri akan mengimbas secara rutin beribu-ribu molekul calon yang berkaitan. Teknik baru membolehkan ini berlaku pada skala nano, meminimumkan penggunaan bahan dan tenaga. Kerja itu diterbitkan dalam jurnal berprestij Nature Chemistry.

Lebih daripada 40,000 molekul berbeza boleh disintesis dan dianalisis dalam kawasan yang lebih kecil daripada kepala jarum. Kaedah itu, yang dibangunkan melalui usaha penyelidikan yang sangat antara disiplin di Denmark, menjanjikan untuk mengurangkan secara drastik jumlah bahan, tenaga dan kos ekonomi untuk syarikat farmaseutikal.

Kaedah ini berfungsi dengan menggunakan gelembung seperti sabun sebagai bekas nano. Dengan DNA nanoteknologi, pelbagai bahan boleh dicampur dalam bekas.

Alat Baharu Mempercepatkan Pembangunan Vaksin dan Farmaseutikal

Alat baharu mempercepatkan pembangunan vaksin dan produk farmaseutikal lain lebih daripada satu juta kali ganda sambil meminimumkan kos. Kaedah ini berfungsi dengan menggunakan gelembung seperti sabun sebagai bekas nano. Dengan nanoteknologi DNA, pelbagai bahan boleh dicampur dalam bekas. Kredit: Nikos Hatzakis, Universiti Copenhagen

“Isipadunya sangat kecil sehingga penggunaan bahan boleh dibandingkan dengan menggunakan satu liter air dan satu kilogram bahan berbanding keseluruhan isipadu air di semua lautan untuk menguji bahan yang sepadan dengan keseluruhan jisim Gunung Everest. Ini adalah penjimatan yang tidak pernah berlaku sebelum ini dalam usaha, bahan, tenaga kerja dan tenaga,” menggambarkan ketua pasukan Nikos Hatzakis, Profesor Madya di Jabatan Kimia, Universiti Copenhagen.

“Menjimatkan jumlah masa, tenaga dan tenaga manusia yang tidak terhingga pada asasnya penting untuk sebarang pembangunan sintesis dan penilaian farmaseutikal,” kata Pelajar PhD Mette G. Malle, pengarang utama artikel itu, dan kini penyelidik Postdoc di Universiti Harvard, Amerika Syarikat.

Keputusan dalam masa tujuh minit sahaja

Kerja-kerja itu telah dijalankan dengan kerjasama antara Kumpulan Hatzakis, Universiti Copenhagen, dan Profesor Madya Stefan Vogel, Universiti Selatan Denmark. Projek ini telah disokong oleh geran Pusat Kecemerlangan Yayasan Villum. Penyelesaian yang terhasil dinamakan “gabungan kontena nano lipid kombinatorial zarah tunggal berdasarkan gabungan pengantaraan DNA” – singkatan SPARCLD.

Kejayaan ini melibatkan penyepaduan unsur-unsur dari disiplin yang biasanya agak jauh: biokimia sintetik, nanoteknologi, sintesis DNA, kimia gabungan, dan juga Pembelajaran Mesin yang merupakan disiplin AI (kecerdasan buatan).

“Tiada unsur tunggal dalam penyelesaian kami yang benar-benar baharu, tetapi ia tidak pernah digabungkan dengan begitu lancar,” jelas Nikos Hatzakis.

Kaedah ini memberikan hasil dalam masa tujuh minit sahaja.

Bekas Nano

Kaedah ini berfungsi dengan menggunakan gelembung seperti sabun sebagai bekas nano. Dengan nanoteknologi DNA, pelbagai bahan boleh dicampur dalam bekas. Kredit: Nikos Hatzakis, Universiti Copenhagen

“Apa yang kami ada sangat hampir dengan bacaan langsung. Ini bermakna seseorang boleh menyederhanakan tetapan secara berterusan berdasarkan bacaan yang menambah nilai tambahan yang ketara. Kami menjangkakan ini menjadi faktor utama bagi industri yang ingin melaksanakan penyelesaian itu,” kata Mette G. Malle.

Terpaksa simpan barang senyap-senyap

Penyelidik individu dalam projek itu mempunyai beberapa kerjasama industri, namun mereka tidak tahu syarikat mana yang mungkin mahu melaksanakan kaedah pemprosesan tinggi baharu.

“Kami terpaksa berdiam diri kerana kami tidak mahu mengambil risiko untuk orang lain menerbitkan sesuatu yang serupa sebelum kami. Oleh itu, kami tidak boleh terlibat dalam perbualan dengan industri atau dengan penyelidik lain yang mungkin menggunakan kaedah itu dalam pelbagai aplikasi,” kata Nikos Hatzakis.

Namun, dia boleh menamakan beberapa aplikasi yang mungkin:

“Pertaruhan yang selamat ialah kedua-dua kumpulan industri dan akademik yang terlibat dalam sintesis molekul panjang seperti polimer boleh menjadi antara yang pertama menggunakan kaedah itu. Begitu juga dengan ligan yang relevan untuk pembangunan farmaseutikal. Keindahan khusus kaedah yang boleh disepadukan lagi, membolehkan penambahan terus aplikasi yang berkaitan.”

Di sini, contohnya boleh jadi RNA rentetan untuk alat bioteknologi penting CRISPR, atau alternatif untuk menyaring dan mengesan serta mensintesis RNA untuk vaksin pandemik masa hadapan.

“Penyediaan kami membolehkan untuk menyepadukan SPARCLD dengan bacaan pasca gabungan untuk gabungan tindak balas protein-ligan seperti yang berkaitan untuk digunakan dalam CRISPR. Cuma, kami masih belum dapat menangani perkara ini, kerana kami mahu menerbitkan metodologi kami terlebih dahulu.”

Artikel saintifik mengenai SPARCLD akan diterbitkan dalam jurnal berprestij Nature Chemistry pada 4 April 2022.

Teknologi

Kaedah SPARCLD (gabungan bekas bekas lipid kombinatorial zarah tunggal berdasarkan gabungan pengantaraan DNA) ialah gabungan selari, pelbagai langkah dan bukan penentu bagi bekas nano zepto-liter individu. Pasukan penyelidik telah memerhatikan jujukan gabungan bebas kebocoran yang cekap (lebih daripada 93%) untuk tatasusunan liposom sasaran tertambat permukaan dengan enam populasi liposom kargo yang meresap bebas, masing-masing berfungsi dengan DNA terlipat individu (LiNA) dan berkod bar pendarfluor mengikut nisbah kromofor yang berbeza. . Gabungan stokastik menghasilkan pilih atur yang berbeza bagi jujukan gabungan bagi setiap bekas nano autonomi. Mikroskopi jumlah pantulan dalaman (TIRF) masa nyata membenarkan pemerhatian langsung lebih daripada 16,000 gabungan dan pengelasan tepat 566 jujukan gabungan yang berbeza menggunakan Pembelajaran Mesin. Kaedah ini membolehkan kira-kira 42,000 bekas nano setiap milimeter persegi.

Rujukan: “Penyatuan liposom berganda kombinatorial zarah tunggal yang dimediasi oleh DNA” 4 April 2022, Kimia Alam.
DOI: 10.1038 / s41557-022-00912-5

We wish to thank the writer of this short article for this amazing content

Nanoteknologi DNA Revolusioner Mempercepatkan Pembangunan Vaksin Lebih Dari Sejuta Kali


Check out our social media profiles , as well as the other related pageshttps://paw6.info/related-pages/