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利用DNA纳米技术疫苗和药物的开发可以更快更便宜

高通量(HTP)组合方法(包括微阵列、芯片实验室系统、微流体、平行移液或机器人辅助方法)对于加速合成生化技术和发现平台至关重要。它们可以大大减少人工输入,并提供小分子的自动并行筛选。也就是说,它们通常依赖于大规模分析,这使得它们受到运行时间长和材料成本过高的限制。

现在,一个团队提出了一种新技术,可以在纳米尺度上进行该方法,从而最大限度地减少材料和能源的使用。该技术是由DNA介导的单颗粒组合多重脂质体融合,用于单个亚原子纳米容器的并行多步和非确定性融合。这一新工具将把疫苗和其他医药产品的开发速度加快一百万倍以上,同时最大限度地降低成本。

该工作发表在《自然化学》杂志上的文章《DNA介导的单颗粒组合多重脂质体融合》中。”

这种新方法称为SPARCLD(基于DNA介导融合的单粒子组合脂质纳米容器融合),是单个zepto升纳米容器的并行、多步骤和非确定性融合。

研究小组观察到表面束缚的目标脂质体阵列与六个自由扩散的货物脂质体群体的有效(超过93%)无泄漏融合序列,每个群体都用单独的脂质体DNA(LiNA)进行功能化,并通过不同比例的发色团进行荧光条形码标记。

随机融合导致每个自主纳米容器的融合序列的不同排列。实时全内反射(TIRF)显微镜可以直接观察16,000多个融合,并使用机器学习对566个不同的融合序列进行准确分类。该方法每平方毫米可容纳约42,000个纳米容器。

可以在比针头还小的区域内合成和分析40,000多种不同的分子。该方法是通过丹麦高度跨学科的研究工作开发出来的,有望大幅减少制药公司的材料、能源和经济成本。

该方法的工作原理是使用肥皂泡作为纳米容器。借助DNA纳米技术,多种成分可以在容器内混合。

“体积是如此之小,以至于材料的使用可以与使用一升水和一公斤材料而不是所有海洋中的全部水来测试与珠穆朗玛峰的整个质量相对应的材料进行比较。这在精力、材料、人力和能源方面都是前所未有的节省,”哥本哈根大学化学系副教授NikosHatzakis博士说。

该方法只需七分钟即可得出结果。

“节省无限量的时间、精力和人力对于任何药物的合成开发和评估都至关重要,”MetteG.Malle博士说,她曾在Hatzakis实验室攻读博士学位,现在是该公司的博士后研究员。奥尔胡斯大学跨学科纳米科学中心。

“我们的解决方案中没有一个元素是全新的,但它们从未如此无缝地组合在一起,”Hatzakis解释道。这一突破涉及通常相距甚远的学科元素的整合:合成生物化学、纳米技术、DNA合成、组合化学和机器学习。

“我们所拥有的非常接近现场读出。这意味着人们可以根据读数连续调节设置,从而增加显着的附加值。我们预计这将成为想要实施该解决方案的行业的关键因素。”Malle说道。

在考虑可能的应用时,Hatzakis指出,“一个安全的赌注是,涉及聚合物等长分子合成的工业和学术团体可能是最先采用该方法的团体之一。与药物开发相关的配体也是如此。该方法的一个特别优点是它可以进一步集成,允许直接添加相关应用程序。”

例如,用于CRISPR的RNA,或用于筛选、检测和合成未来大流行疫苗的RNA的替代品。

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