Un nuovo strumento accelera lo sviluppo di vaccini e altri prodotti farmaceutici di oltre un milione di volte riducendo al minimo i costi. Il metodo funziona utilizzando bolle simili a sapone come nano-contenitori. Con la nanotecnologia del DNA, più ingredienti possono essere mescolati all'interno dei contenitori. Credito:Nikos Hatzakis, Università di Copenaghen
Un nuovo strumento accelera lo sviluppo di vaccini e altri prodotti farmaceutici di oltre 1 milione di volte riducendo al minimo i costi.
Alla ricerca di agenti farmaceutici come nuovi vaccini, l'industria esaminerà regolarmente migliaia di molecole candidate correlate. Una nuova tecnica consente che ciò avvenga su scala nanometrica, riducendo al minimo l'uso di materiali ed energia. Il lavoro è pubblicato sulla rivista Nature Chemistry .
Più di 40.000 molecole possono essere sintetizzate e analizzate all'interno di un'area più piccola di una capocchia di spillo. Il metodo, sviluppato attraverso uno sforzo di ricerca altamente interdisciplinare in Danimarca, promette di ridurre drasticamente le quantità di materiale, energia e costi economici per le aziende farmaceutiche.
Il metodo funziona utilizzando bolle simili a sapone come nano-contenitori. Con la nanotecnologia del DNA, più ingredienti possono essere miscelati all'interno dei contenitori.
"I volumi sono così piccoli che l'uso del materiale può essere paragonato all'utilizzo di un litro d'acqua e un chilogrammo di materiale invece degli interi volumi d'acqua in tutti gli oceani per testare materiale corrispondente all'intera massa del Monte Everest. Questo è un risparmio senza precedenti in termini di fatica, materiale, manodopera ed energia", afferma il capo del team Nikos Hatzakis, Professore Associato presso il Dipartimento di Chimica dell'Università di Copenaghen.
"Risparmiare infinitamente [su] quantità di tempo, energia e manodopera sarebbe di fondamentale importanza per qualsiasi sviluppo di sintesi e valutazione di prodotti farmaceutici", afferma il dottorato di ricerca. La studentessa Mette G. Malle, autrice principale dell'articolo e attualmente ricercatrice post-dottorato presso l'Università di Harvard, negli Stati Uniti.
Risultati in soli sette minuti
Il lavoro è stato svolto in collaborazione tra il Gruppo Hatzakis, Università di Copenaghen, e il Professore Associato Stefan Vogel, Università della Danimarca meridionale. Il progetto è stato sostenuto da una sovvenzione del Centro di Eccellenza della Villum Foundation. La soluzione risultante è denominata "fusione combinatoria di nanocontenitori lipidici a particella singola basata sulla fusione mediata dal DNA", abbreviata SPARCLD.
La svolta implica l'integrazione di elementi provenienti da discipline normalmente abbastanza distanti:biochimica sintetica, nanotecnologia, sintesi del DNA, chimica combinatoria e persino Machine Learning, che è una disciplina di intelligenza artificiale (IA).
Il metodo funziona utilizzando bolle simili a sapone come nano-contenitori. Con la nanotecnologia del DNA, più ingredienti possono essere mescolati all'interno dei contenitori. Credito:Nikos Hatzakis, Università di Copenaghen
"Nessun singolo elemento della nostra soluzione è completamente nuovo, ma non sono mai stati combinati così perfettamente", spiega Nikos Hatzakis.
Il metodo fornisce risultati in soli sette minuti.
"Quello che abbiamo è molto vicino a una lettura in tempo reale. Ciò significa che è possibile moderare l'impostazione continuamente in base alle letture aggiungendo un valore aggiuntivo significativo. Ci aspettiamo che questo sia un fattore chiave per l'industria che desidera implementare la soluzione", afferma Mette G. Malle.
"Ho dovuto mantenere le cose zitte"
I singoli ricercatori coinvolti nel progetto hanno diverse collaborazioni industriali, ma non sanno quali aziende potrebbero voler implementare il nuovo metodo ad alto rendimento.
"Dovevamo mantenere le cose zitte poiché non volevamo rischiare che altri pubblicassero qualcosa di simile prima di noi. Pertanto, non potevamo impegnarci in conversazioni con l'industria o con altri ricercatori che potrebbero utilizzare il metodo in varie applicazioni", dice Nikos Hatzakis.
Tuttavia, può nominare alcune possibili applicazioni:
"Una scommessa sicura sarebbe che sia l'industria che i gruppi accademici coinvolti nella sintesi di molecole lunghe come i polimeri potrebbero essere tra i primi ad adottare il metodo. Lo stesso vale per i ligandi rilevanti per lo sviluppo farmaceutico. Una particolare bellezza del metodo [è ] che può essere ulteriormente integrato, consentendo l'aggiunta diretta di un'applicazione pertinente."
Qui, esempi potrebbero essere le stringhe di RNA per l'importante strumento biotecnologico CRISPR, o un'alternativa per lo screening, il rilevamento e la sintesi dell'RNA per futuri vaccini pandemici.
"La nostra configurazione consente di integrare SPARCLD con la lettura post-combinatoria per combinazioni di reazioni proteina-ligando come quelle rilevanti per l'uso in CRISPR. Solo che non siamo stati in grado di affrontare questo problema, poiché volevamo prima pubblicare la nostra metodologia". + Esplora ulteriormente
