Nat Chem | 單粒子組合脂質(zhì)納米容器有望大幅降低制藥成本
原創(chuàng)?圖靈基因?圖靈基因?2022-04-29 07:03
收錄于合集#前沿分子生物學(xué)技術(shù)415個(gè)
高通量（HTP）組合方法——包括微陣列、芯片實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)、微流體、平行移液或機(jī)器人輔助方法——對(duì)于加速合成生化技術(shù)和發(fā)現(xiàn)平臺(tái)至關(guān)重要。它們可以極大地減少人工投入，并提供小分子的自動(dòng)并行篩選。也就是說(shuō)，它們通常依賴于大規(guī)模分析，這使得它們受到運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)和材料成本過(guò)高的限制。
現(xiàn)在，一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)提出了一種新技術(shù)，該技術(shù)允許該方法在納米尺度上進(jìn)行，從而最大限度地減少材料和能源的使用。該技術(shù)是一種由DNA介導(dǎo)的單粒子組合多重脂質(zhì)體融合技術(shù)，用于單個(gè)亞微米納米容器的并行多步非確定性融合。這一新工具將把疫苗和其他藥品的開(kāi)發(fā)速度提高一百萬(wàn)倍以上，同時(shí)最大限度地降低成本。
這項(xiàng)研究發(fā)表在《Nature Chemistry》上的一篇題為“Single-particle combinatorial multiplexed liposome fusion mediated by DNA”的文章中。
這種稱為SPARCLD（基于DNA介導(dǎo)融合的單粒子組合脂質(zhì)納米容器融合）的新方法是單個(gè)zepto-liter納米容器的并行化、多步驟和非確定性融合。
研究小組觀察到表面栓系靶脂質(zhì)體陣列的高效（93%以上）無(wú)泄漏融合序列，該陣列具有六個(gè)自由擴(kuò)散的貨物脂質(zhì)體群，每個(gè)群體都用單獨(dú)的lapidated DNA（LiNA）進(jìn)行功能化，并通過(guò)不同比例的發(fā)色團(tuán)進(jìn)行熒光條形碼標(biāo)記。
隨機(jī)融合會(huì)導(dǎo)致每個(gè)自主納米容器的融合序列發(fā)生不同的排列。實(shí)時(shí)全內(nèi)反射（TIRF）顯微鏡允許直接觀察16000多個(gè)融合，并使用機(jī)器學(xué)習(xí)對(duì)566個(gè)不同的融合序列進(jìn)行準(zhǔn)確分類。該方法允許每平方毫米大約42000個(gè)納米容器。
在一個(gè)比針頭還小的區(qū)域內(nèi)，可以合成和分析超過(guò)40000種不同的分子。該方法是通過(guò)丹麥高度跨學(xué)科的研究工作開(kāi)發(fā)的，有望大幅降低制藥公司的材料、能源和經(jīng)濟(jì)成本。
該方法通過(guò)使用類似肥皂的氣泡作為納米容器來(lái)工作。借助DNA納米技術(shù)，可以在容器中混合多種成分。
“體積非常小，以至于材料的使用可以與使用一升水和一公斤材料而不是所有海洋中的全部水量來(lái)測(cè)試與珠穆朗瑪峰整個(gè)質(zhì)量相對(duì)應(yīng)的材料進(jìn)行比較。這是在努力、材料、人力和精力方面前所未有的節(jié)約。”哥本哈根大學(xué)化學(xué)系副教授Nikos Hatzakis博士說(shuō)。
這種方法只需7分鐘就能得出結(jié)果。
“節(jié)省無(wú)限的時(shí)間、精力和人力對(duì)于任何藥物的合成開(kāi)發(fā)和評(píng)估都至關(guān)重要。”Mette G. Malle博士說(shuō)，她在Hatzakis實(shí)驗(yàn)室攻讀博士學(xué)位，現(xiàn)在是Aarhus大學(xué)跨學(xué)科納米科學(xué)中心的博士后研究員。
“我們的解決方案中沒(méi)有一個(gè)元素是全新的，但它們從未如此無(wú)縫地結(jié)合在一起?！盚atzakis解釋道。這一突破涉及整合來(lái)自通常相距遙遠(yuǎn)的學(xué)科的元素：合成生物化學(xué)、納米技術(shù)、DNA合成、組合化學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)。
“我們所擁有的非常接近實(shí)時(shí)讀數(shù)。這意味著人們可以根據(jù)讀數(shù)持續(xù)調(diào)整設(shè)置，從而增加顯著的附加值。我們預(yù)計(jì)這將成為希望實(shí)施該解決方案的行業(yè)的一個(gè)關(guān)鍵因素?！盡alle說(shuō)。
Hatzakis指出，在考慮可能的應(yīng)用時(shí)，“可以肯定的是，參與合成長(zhǎng)分子（如聚合物）的工業(yè)和學(xué)術(shù)團(tuán)體都可以率先采用這種方法。與藥物開(kāi)發(fā)相關(guān)的配體也是如此。該方法的一個(gè)特別之處在于它可以進(jìn)一步集成，允許直接添加相關(guān)應(yīng)用?！?/p>
例如，用于CRISPR的RNA，或用于篩選、檢測(cè)和合成未來(lái)大流行疫苗的RNA的替代品。
