Kemiskt syntetiserade korta DNA -sekvenser är extremt viktiga ingredienser med otaliga användningsområden i forskningslaboratorier, sjukhus, och inom industrin, som i metoden för att identifiera COVID-19. Fosforamiditer är nödvändiga byggstenar i produktionen av DNA -sekvenser, men de är instabila, och går snabbt sönder. Ph.D. Alexander Sandahl (professor Kurt Gothelfs grupp, Aarhus universitet) har, i samarbete med en forskare i professor Troels Skrydstrups grupp, utvecklat ett nytt patenterat sätt att snabbt och effektivt tillverka de instabila byggstenarna omedelbart innan de ska användas, och därmed effektivisera DNA -produktionen.

De producerade DNA -sekvenserna kallas också oligonukleotider. Dessa används i stor utsträckning för att identifiera sjukdomar, för tillverkning av oligonukleotidbaserade läkemedel, och för flera andra medicinska och biotekniska tillämpningar.

Den höga efterfrågan på oligonukleotider kräver därför en effektiv automatiserad metod för deras kemiska produktion. Denna process bygger på fosforamiditer, som är kemiska föreningar som har nackdelen att vara instabila om de inte förvaras vid ideala -20 grader Celsius.

Instrument som används för DNA -syntes kan inte kyla ner fosforamiditerna, och följaktligen är det oundvikligt att några av dem bryts ned efter att de har lagts till i instrumentet.

Undvik oönskad nedbrytning av viktiga ingredienser

Professor Kurt Gothelf och professor Troels Skrydstrup leder var och en till en forskargrupp inom organisk kemi, som har arbetat tillsammans för att utveckla en relativt enkel men effektiv teknik där produktionen av fosforamiditer kan automatiseras och integreras direkt i instrumentet för DNA -syntes.

Detta undviker både den manuella syntesen av dessa, som normalt skulle ta upp till 12 timmar, liksom problemet med att lagra instabila fosforamiditer. Gothelfs grupp har bidragit med sin expertis inom automatiserad DNA-syntes och Skrydstrups grupp har bidragit med sitt kunnande med kemiska reaktioner som sker i kontinuerligt flytande vätskor (flödeskemi).

"Det har varit ett mycket givande samarbete som just är ett av kärnvärdena för iNANO, säger Kurt Gothelf, som tillägger "och jag skulle också vilja tillskriva Alexander Sandahl en stor del av äran för att projektet blev framgångsrikt, eftersom han har etablerat samarbetet och har utvecklat och förverkligat en stor del av idéerna för projektet. "

Resultaten har just publicerats i tidningen Naturkommunikation .

Vid metoden att producera fosforamiditer, nukleosider (utgångsmaterial) spolas genom ett fast material (harts), som potentiellt kan integreras fullt ut i en automatiserad process i instrumentet för DNA -syntes. Hartset säkerställer att nukleosiderna snabbt fosforyleras, varigenom nukleosiderna omvandlas till fosforamiditer inom några minuter. Från hartset, fosforamiditerna spolas automatiskt vidare till den del av instrumentet som är ansvarig för DNA -syntesen.

Detta undviker nedbrytning av fosforamiditerna, eftersom de först produceras strax innan de ska användas (på begäran), snabbare, mer effektivt flödesbaserat sätt som potentiellt kan automatiseras och drivas av icke-kemister.