Un nuovo strumento accelera lo sviluppo di vaccini e altri prodotti farmaceutici di oltre 1 milione di volte, riducendo al minimo i costi. Alla ricerca di agenti farmaceutici come nuovi vaccini, l'industria eseguirà regolarmente la scansione di migliaia di molecole candidate correlate. Una nuova tecnica consente che ciò avvenga su scala nanometrica, riducendo al minimo l'uso di materiali ed energia. Il lavoro è pubblicato sulla rivista Nature Chemistry.
Più di 40.000 molecole possono essere sintetizzate e analizzate all'interno di un'area più piccola di una capocchia di spillo. Il metodo, sviluppato attraverso uno sforzo di ricerca altamente interdisciplinare in Danimarca, promette di ridurre drasticamente la quantità di materiale, energia e costi economici per le aziende farmaceutiche. Il metodo funziona utilizzando bolle simili al sapone come nano-contenitori. Con la nanotecnologia del DNA, più ingredienti possono essere miscelati all'interno dei contenitori.
"I volumi sono così piccoli che l'uso di materiale può essere paragonato all'utilizzo di un litro d'acqua e un chilogrammo di materiale invece di interi volumi d'acqua in tutti gli oceani per testare materiale corrispondente all'intera massa del Monte Everest. Questo è un risparmio senza precedenti in termini di sforzi, materiali, manodopera ed energia", ha affermato il capo del team Nikos Hatzakis, professore associato presso il Dipartimento di Chimica dell'Università di Copenaghen.
"Risparmiare infinitamente quantità di tempo, energia e manodopera sarebbe di fondamentale importanza per qualsiasi sviluppo di sintesi e valutazione dei prodotti farmaceutici", ha affermato la dottoranda Mette G. Malle, autrice principale dell'articolo e attualmente ricercatrice Postdoc presso l'Università di Harvard, negli Stati Uniti.
Il lavoro è stato svolto in collaborazione tra il Gruppo Hatzakis, Università di Copenaghen, e il professore associato Stefan Vogel, Università della Danimarca meridionale. Il progetto è stato sostenuto da una sovvenzione del Villum Foundation Center of Excellence. La soluzione risultante è denominata "fusione di nanocontenitori lipidici combinatori a singola particella basata sulla fusione mediata dal DNA", abbreviata SPARCLD.
La svolta prevede l'integrazione di elementi provenienti da discipline normalmente piuttosto distanti: biochimica sintetica, nanotecnologia, sintesi del DNA, chimica combinata e persino Machine Learning, che è una disciplina AI (intelligenza artificiale).
"Nessun singolo elemento nella nostra soluzione è completamente nuovo, ma non sono mai stati combinati così perfettamente", ha spiegato Nikos Hatzakis. Il metodo fornisce risultati in soli sette minuti. "Quello che abbiamo è molto vicino a una lettura dal vivo. Ciò significa che è possibile moderare continuamente l'impostazione in base alle letture aggiungendo un valore aggiunto significativo. Ci aspettiamo che questo sia un fattore chiave per l'industria che vuole implementare la soluzione", ha affermato Mette G. Malle.
I singoli ricercatori del progetto hanno diverse collaborazioni industriali, ma non sanno quali aziende potrebbero voler implementare il nuovo metodo ad alto rendimento. "Abbiamo dovuto mantenere le cose in segreto perché non volevamo rischiare che altri pubblicassero qualcosa di simile prima di noi. Pertanto, non abbiamo potuto impegnarci in conversazioni con l'industria o con altri ricercatori che potrebbero utilizzare il metodo in varie applicazioni", ha affermato Nikos Hatzakis.
Tuttavia, può nominare alcune possibili applicazioni: "Una scommessa sicura sarebbe che sia l'industria che i gruppi accademici coinvolti nella sintesi di molecole lunghe come i polimeri potrebbero essere tra i primi ad adottare il metodo. Lo stesso vale per i ligandi rilevanti per lo sviluppo farmaceutico. Una particolare bellezza del metodo [è] che può essere ulteriormente integrato, consentendo l'aggiunta diretta di un'applicazione pertinente".
Esempi potrebbero essere stringhe di RNA per l'importante strumento biotecnologico CRISPR, o un'alternativa per lo screening e il rilevamento e la sintesi dell'RNA per i futuri vaccini pandemici.