Le brevi sequenze di DNA sintetizzate chimicamente sono ingredienti estremamente importanti con innumerevoli usi nei laboratori di ricerca, ospedali, e nell'industria, come nel metodo per identificare il COVID-19. I fosforamiditi sono elementi costitutivi necessari nella produzione di sequenze di DNA, ma sono instabili, e rompere rapidamente. dottorato di ricerca Alexander Sandahl (gruppo del professor Kurt Gothelf, Università di Aarhus) ha, in collaborazione con un ricercatore del gruppo del professor Troels Skrydstrup, ha sviluppato un nuovo modo brevettato per produrre in modo rapido ed efficiente i blocchi di costruzione instabili immediatamente prima che vengano utilizzati, e quindi semplificare la produzione di DNA.

Le sequenze di DNA prodotte sono anche chiamate oligonucleotidi. Questi sono ampiamente usati per l'identificazione della malattia, per la produzione di farmaci a base di oligonucleotidi, e per molte altre applicazioni mediche e biotecnologiche.

L'elevata domanda di oligonucleotidi richiede quindi un metodo automatizzato efficiente per la loro produzione chimica. Questo processo si basa su fosforamiditi, che sono composti chimici che hanno lo svantaggio di essere instabili se non conservati alla temperatura ideale di -20 gradi Celsius.

Gli strumenti utilizzati per la sintesi del DNA non sono in grado di raffreddare i fosforamiditi, e di conseguenza è inevitabile che alcuni di essi si deteriorino dopo essere stati aggiunti allo strumento.

Evitare la degradazione indesiderata di ingredienti importanti

Il professor Kurt Gothelf e il professor Troels Skrydstrup sono ciascuno a capo di un gruppo di ricerca in chimica organica, che hanno lavorato insieme per sviluppare una tecnologia relativamente semplice ma efficiente in cui la produzione di fosforamiditi può essere automatizzata e integrata direttamente nello strumento per la sintesi del DNA.

Ciò evita sia la sintesi manuale di questi, che normalmente richiede fino a 12 ore, così come il problema di immagazzinare fosforamiditi instabili. Il gruppo di Gothelf ha contribuito con la propria esperienza nella sintesi automatizzata del DNA e il gruppo di Skrydstrup ha contribuito con il proprio know-how con reazioni chimiche che avvengono in liquidi a flusso continuo (chimica del flusso).

"È stata una collaborazione molto gratificante che è proprio uno dei valori fondamentali di iNANO, "dice Kurt Gothelf, che aggiunge "e vorrei anche attribuire ad Alexander Sandahl gran parte del merito per il successo di questo progetto, in quanto ha instaurato la collaborazione e ha sviluppato e realizzato gran parte delle idee per il progetto."

I risultati sono stati appena pubblicati sulla rivista Comunicazioni sulla natura .

Nel metodo di produzione di fosforamiditi, i nucleosidi (materiali di partenza) vengono lavati attraverso un materiale solido (resina), che può essere potenzialmente completamente integrato in un processo automatizzato nello strumento per la sintesi del DNA. La resina assicura che i nucleosidi vengano rapidamente fosforilati, per cui i nucleosidi vengono convertiti in fosforamiditi in pochi minuti. Dalla resina, i fosforamiditi vengono scaricati automaticamente sulla parte dello strumento responsabile della sintesi del DNA.

Questo evita la degradazione dei fosforamiditi, poiché vengono prodotti prima di essere utilizzati (su richiesta), in modo più veloce, modo più efficiente basato sul flusso che può essere potenzialmente automatizzato e gestito da non chimici.