Ett nytt verktyg påskyndar utvecklingen av vacciner och andra läkemedelsprodukter mer än 1 miljon gånger samtidigt som kostnaderna minimeras.

I jakt på farmaceutiska medel som nya vacciner kommer industrin rutinmässigt att skanna tusentals relaterade kandidatmolekyler. En ny teknik gör att detta kan ske på nanoskala, vilket minimerar användningen av material och energi. Verket publiceras i tidskriften Nature Chemistry .

Mer än 40 000 molekyler kan syntetiseras och analyseras inom ett område som är mindre än ett knappnålshuvud. Metoden, utvecklad genom en mycket tvärvetenskaplig forskningssatsning i Danmark, lovar att drastiskt minska mängden material, energi och ekonomiska kostnader för läkemedelsföretag.

Metoden fungerar genom att använda tvålliknande bubblor som nanobehållare. Med DNA-nanoteknik kan flera ingredienser blandas i behållarna.

"Volymerna är så små att materialanvändningen kan jämföras med att använda en liter vatten och ett kilo material istället för hela vattenvolymerna i alla hav för att testa material som motsvarar Mount Everests hela massa. Detta är en oöverträffad besparing i ansträngning, material, arbetskraft och energi", säger chefen för teamet Nikos Hatzakis, docent vid Institutionen för kemi, Köpenhamns universitet.

"Att spara oändligt [på] mängder tid, energi och arbetskraft skulle vara fundamentalt viktigt för all syntesutveckling och utvärdering av läkemedel", säger Ph.D. Student Mette G. Malle, huvudförfattare till artikeln och för närvarande postdoc-forskare vid Harvard University, USA.

Resultat inom bara sju minuter

Arbetet har utförts i samarbete mellan Hatzakis Group, Köpenhamns Universitet, och docent Stefan Vogel, Syddansk Universitet. Projektet har stötts av Villum Foundation Center of Excellence-anslag. Den resulterande lösningen heter "singel partikel kombinatorisk lipidisk nanocontainer fusion baserat på DNA-medierad fusion" – förkortat SPARCLD.

Genombrottet involverar integrering av element från normalt ganska avlägsna discipliner:syntetisk biokemi, nanoteknik, DNA-syntes, kombinationskemi och till och med Machine Learning, som är en AI-disciplin (artificiell intelligens).

"Inget enskilt element i vår lösning är helt nytt, men de har aldrig kombinerats så sömlöst", förklarar Nikos Hatzakis.

Metoden ger resultat inom bara sju minuter.

"Det vi har är mycket nära en live-avläsning. Det betyder att man kan moderera upplägget kontinuerligt baserat på att avläsningarna tillför ett betydande mervärde. Vi förväntar oss att detta är en nyckelfaktor för industrin som vill implementera lösningen", säger Mette G. Malle.

'Var tvungen att hålla det tyst-hysch'

De enskilda forskarna i projektet har flera branschsamarbeten, men de vet inte vilka företag som kan tänkas vilja implementera den nya high-throughput-metoden.

"Vi var tvungna att hålla det tyst eftersom vi inte ville riskera att andra publicerade något liknande före oss. Därför kunde vi inte föra samtal med industrin eller med andra forskare som kan använda metoden i olika tillämpningar." säger Nikos Hatzakis.

Ändå kan han nämna några möjliga tillämpningar:

"En säker satsning skulle vara att både industri och akademiska grupper som är involverade i syntes av långa molekyler såsom polymerer kan vara bland de första att använda metoden. Detsamma gäller ligander av relevans för läkemedelsutveckling. En speciell skönhet i metoden [är ] att den kan integreras ytterligare, vilket möjliggör direkt tillägg av en relevant applikation."

Här kan exempel vara RNA-strängar för det viktiga bioteknikverktyget CRISPR, eller ett alternativ för screening och detektering och syntetisering av RNA för framtida pandemivacciner.

"Vår uppsättning tillåter att integrera SPARCLD med post-kombinatorisk avläsning för kombinationer av protein-ligandreaktioner som de som är relevanta för användning i CRISPR. Bara vi har inte kunnat ta itu med detta ännu, eftersom vi ville publicera vår metod först." + Utforska vidare

Ny metod kan förbättra behandlingar för prostatacancer och högt kolesterol