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Sabato, novembre 26, 2022

Gli scienziati inventano un nuovo metodo per la produzione di DNA sintetico

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Il PhD Alexander Sandahl, insieme al professor Kurt Gothelf, al professor Troels Skrydstrup e ad un certo numero di studenti dei gruppi, ha sviluppato un metodo per la produzione efficiente e automatizzata di ingredienti per la sintesi del DNA. Credito: scatola dei colori

Breve sintetizzato chimicamente DNA le sequenze sono ingredienti estremamente importanti con innumerevoli usi nei laboratori di ricerca, negli ospedali e nell'industria, come nel metodo di identificazione COVID-19. I fosforamiditi sono elementi costitutivi necessari nella produzione di sequenze di DNA, ma sono instabili e si rompono rapidamente. Il dottor Alexander Sandahl (gruppo del professor Kurt Gothelf), 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 instabili immediatamente prima che vengano utilizzati, e quindi snellire la produzione di DNA.

Le sequenze di DNA prodotte sono anche chiamate oligonucleotidi. Questi sono ampiamente utilizzati per l'identificazione di malattie, 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 sulle fosforamiditi, che sono composti chimici che hanno lo svantaggio di essere instabili se non conservati a -20 gradi ideali Centigrado.

Gli strumenti utilizzati per la sintesi del DNA non sono in grado di raffreddare le fosforamiditi, di conseguenza è inevitabile che alcune di esse si degradino dopo essere state aggiunte allo strumento. 

Panoramica schematica della strategia per la sintesi di fosforamiditi in una configurazione basata sul flusso. Credito: Nature Commun 12, Artikel nr. 2760 (2021)

Evitare la degradazione indesiderata di ingredienti importanti

Il professor Kurt Gothelf e il professor Troels Skrydstrup guidano ciascuno un gruppo di ricerca in chimica organica, che ha 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 richiederebbe fino a 12 ore, sia 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”, afferma Kurt Gothelf, che aggiunge “e vorrei anche attribuire ad Alexander Sandahl gran parte del merito del 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 Nature Communications. 

Nel metodo di produzione delle 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 siano rapidamente fosforilati, per cui i nucleosidi vengono convertiti in fosforamiditi in pochi minuti. Dalla resina, le fosforamiditi vengono automaticamente scaricate sulla parte dello strumento responsabile della sintesi del DNA.

Ciò evita la degradazione delle fosforamiditi, poiché vengono prodotte appena prima di essere utilizzate (su richiesta), in un modo più rapido ed efficiente basato sul flusso che può essere potenzialmente automatizzato e gestito da non chimici.

Riferimento: "Sintesi on-demand di fosforamidite" di Alexander F. Sandahl, Thuy JD Nguyen, Rikke A. Hansen, Martin B. Johansen, Troels Skrydstrup e Kurt V. Gothelf, 12 maggio 2021, Nature Communications.
DOI: 10.1038 / s41467-021-22945-z

La ricerca è finanziata dalla Lundbeck Foundation, dalla Novo Nordisk Foundation (CEMBID), dall'Independent Research Fund Denmark e dalla Danish National Research Foundation (CADIAC).

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