Доктор філософії Олександр Сандал разом з професором Куртом Готельфом, професором Троельсом Скрідструпом і низкою студентів у групах розробили метод ефективного та автоматизованого виробництва інгредієнтів для синтезу ДНК. Кредит: Colourbox
Хімічно синтезований короткий ДНК Послідовності є надзвичайно важливими інгредієнтами, які використовуються в дослідницьких лабораторіях, лікарнях та промисловості, наприклад у методі ідентифікації COVID-19. Фосфорамідити є необхідними будівельними блоками для виробництва послідовностей ДНК, але вони нестабільні та швидко руйнуються. Доктор філософії Олександр Сандал (група професора Курта Готельфа) у співпраці з дослідником групи професора Троелса Скрідструпа розробив новий запатентований спосіб швидкого та ефективного виготовлення нестабільних будівельних блоків безпосередньо перед їх використанням і таким чином оптимізувати виробництво ДНК.
Утворені послідовності ДНК також називають олігонуклеотидами. Вони широко використовуються для ідентифікації захворювань, для виробництва ліків на основі олігонуклеотидів, а також для ряду інших медичних і біотехнологічних застосувань.
Тому високий попит на олігонуклеотиди вимагає ефективного автоматизованого методу їх хімічного виробництва. Цей процес заснований на фосфорамідітах, які є хімічними сполуками, недоліком яких є нестабільність, якщо їх не зберігати при ідеальних -20 градусах. Цельсія.
Інструменти, що використовуються для синтезу ДНК, не здатні охолоджувати фосфорамідіти, і, отже, неминуче, що деякі з них розкладаються після додавання в інструмент.
Схематичний огляд стратегії синтезу фосфорамідітів у проточній установці. Авторство: Nature Commun 12, Artikel nr. 2760 (2021)
Уникнення небажаної деградації важливих інгредієнтів
Професор Курт Готельф і професор Троелс Скрідструп очолюють дослідницьку групу з органічної хімії, які разом працювали над розробкою відносно простої, але ефективної технології, за якою виробництво фосфорамідітів можна автоматизувати та інтегрувати безпосередньо в інструмент для синтезу ДНК.
Це дозволяє уникнути їх ручного синтезу, який зазвичай займає до 12 годин, а також проблеми зберігання нестабільних фосфорамідитів. Група Gothelf внесла свій внесок завдяки своєму досвіду в автоматизованому синтезі ДНК, а група Skrydstrup внесла свій внесок зі своїм ноу-хау в хімічних реакціях, які відбуваються в безперервних рідинах (хімія потоку).
«Це була дуже корисна співпраця, яка саме є однією з основних цінностей iNANO», – каже Курт Готельф, який додає, «і я також хотів би приписати Олександру Сандалу велику частку заслуг у тому, що цей проект був успішним, оскільки він налагодив співпрацю, розробив та реалізував велику частину ідей для проекту».
Результати щойно були опубліковані в журналі Nature Communications.
У способі отримання фосфорамідитів нуклеозиди (вихідні речовини) промиваються через твердий матеріал (смолу), який потенційно може бути повністю інтегрований в автоматизований процес в приладі для синтезу ДНК. Смола забезпечує швидке фосфорилування нуклеозидів, завдяки чому нуклеозиди перетворюються на фосфорамідити протягом кількох хвилин. Зі смоли фосфорамідіти автоматично змиваються на частину інструменту, яка відповідає за синтез ДНК.
Це дозволяє уникнути деградації фосфорамідітів, оскільки вони спочатку виробляються безпосередньо перед тим, як їх використовувати (на вимогу), швидшим і ефективнішим способом на основі потоку, який потенційно може бути автоматизований та керований нехіміками.
Довідкова інформація: «Синтез фосфорамідиту на вимогу» Олександра Ф. Сандаля, Туя Дж. Д. Нгуєна, Рікке А. Хансена, Мартіна Б. Йохансена, Троелса Скрідструпа та Курта В. Готелфа, 12 травня 2021 р., Природа зв'язку.
DOI: 10.1038 / s41467-021-22945-Z
Дослідження фінансово підтримано Lundbeck Foundation, Novo Nordisk Foundation (CEMBID), Незалежним дослідницьким фондом Данії та Danish National Research Foundation (CADIAC).
