Una nueva herramienta acelera el desarrollo de vacunas y otros productos farmacéuticos en más de un millón de veces y minimiza los costos. El método funciona mediante el uso de burbujas de jabón como nanocontenedores. Con la nanotecnología de ADN, se pueden mezclar múltiples ingredientes dentro de los contenedores. Crédito:Nikos Hatzakis, Universidad de Copenhague
Una nueva herramienta acelera el desarrollo de vacunas y otros productos farmacéuticos en más de 1 millón de veces y minimiza los costos.
En la búsqueda de agentes farmacéuticos como nuevas vacunas, la industria escaneará de forma rutinaria miles de moléculas candidatas relacionadas. Una técnica novedosa permite que esto suceda a escala nanométrica, minimizando el uso de materiales y energía. El trabajo se publica en la revista Nature Chemistry .
Se pueden sintetizar y analizar más de 40.000 moléculas en un área más pequeña que la cabeza de un alfiler. El método, desarrollado a través de un esfuerzo de investigación altamente interdisciplinario en Dinamarca, promete reducir drásticamente las cantidades de material, energía y costo económico para las compañías farmacéuticas.
El método funciona mediante el uso de burbujas de jabón como nanocontenedores. Con la nanotecnología de ADN, se pueden mezclar múltiples ingredientes dentro de los contenedores.
"Los volúmenes son tan pequeños que el uso de material se puede comparar con el uso de un litro de agua y un kilogramo de material en lugar de los volúmenes completos de agua en todos los océanos para probar el material correspondiente a la masa total del Monte Everest. Esta es una ahorro sin precedentes en esfuerzo, material, mano de obra y energía", dice el jefe del equipo Nikos Hatzakis, profesor asociado del Departamento de Química de la Universidad de Copenhague.
"Ahorrar infinitamente [en] cantidades de tiempo, energía y mano de obra sería de fundamental importancia para cualquier desarrollo de síntesis y evaluación de productos farmacéuticos", dice Ph.D. Estudiante Mette G. Malle, autora principal del artículo y actualmente investigadora postdoctoral en la Universidad de Harvard, EE. UU.
Resultados en solo siete minutos
El trabajo se ha llevado a cabo en colaboración entre el Grupo Hatzakis de la Universidad de Copenhague y el Profesor Asociado Stefan Vogel de la Universidad del Sur de Dinamarca. El proyecto ha sido apoyado por una subvención del Centro de Excelencia de la Fundación Villum. La solución resultante se denomina "fusión de nanocontenedores lipídicos combinatorios de partículas individuales basada en la fusión mediada por ADN", abreviado SPARCLD.
El avance implica la integración de elementos de disciplinas normalmente bastante distantes:bioquímica sintética, nanotecnología, síntesis de ADN, química combinatoria e incluso aprendizaje automático, que es una disciplina de IA (inteligencia artificial).
El método funciona mediante el uso de burbujas de jabón como nanocontenedores. Con la nanotecnología de ADN, se pueden mezclar múltiples ingredientes dentro de los contenedores. Crédito:Nikos Hatzakis, Universidad de Copenhague
"Ningún elemento de nuestra solución es completamente nuevo, pero nunca se han combinado tan perfectamente", explica Nikos Hatzakis.
El método proporciona resultados en solo siete minutos.
"Lo que tenemos es muy parecido a una lectura en vivo. Esto significa que uno puede moderar la configuración continuamente en función de las lecturas, lo que agrega un valor adicional significativo. Esperamos que este sea un factor clave para que la industria quiera implementar la solución", dice Mette G. Malle.
'Tuve que mantener las cosas en secreto'
Los investigadores individuales en el proyecto tienen varias colaboraciones de la industria, pero no saben qué empresas pueden querer implementar el nuevo método de alto rendimiento.
"Tuvimos que mantener las cosas en secreto porque no queríamos arriesgarnos a que otros publicaran algo similar antes que nosotros. Por lo tanto, no podíamos entablar conversaciones con la industria o con otros investigadores que pudieran usar el método en diversas aplicaciones". dice Nikos Hatzakis.
Aún así, puede nombrar algunas posibles aplicaciones:
"Una apuesta segura sería que tanto la industria como los grupos académicos involucrados en la síntesis de moléculas largas, como los polímeros, podrían estar entre los primeros en adoptar el método. Lo mismo ocurre con los ligandos de relevancia para el desarrollo farmacéutico. Una belleza particular del método [es ] que se puede integrar aún más, lo que permite la adición directa de una aplicación relevante".
Aquí, los ejemplos podrían ser cadenas de ARN para la importante herramienta biotecnológica CRISPR, o una alternativa para examinar, detectar y sintetizar ARN para futuras vacunas pandémicas.
"Nuestra configuración permite integrar SPARCLD con lectura postcombinatoria para combinaciones de reacciones proteína-ligando como las relevantes para su uso en CRISPR. Solo que aún no hemos podido abordar esto, ya que primero queríamos publicar nuestra metodología". Nuevo método puede mejorar los tratamientos para el cáncer de próstata y el colesterol alto
