nanotechnology in DNA accélère d’a million fois le développement de vaccins › Geeky News - 1

Dans la recherche d’agents pharmaceutiques, comme de nouveaux vaccins, l’industrie pharmaceutique analyse régulièrement des milliers de molécules candidates et apparentes. Il est nécessaire d’accélérer le processus en période de pandémie, comme nous l’avons vécu avec la COVID-19. Nouvellement, une équipe de chercheurs danois au point une nouvelle technique de synthèse et de criblage de molécules à l’échelle nanométrique, minimisant l’utilisation de matériaux et d’énergie. Plus de 40 000 molécules différentes qui ont été synthétisées et analysées dans les nanocontainers plus de petites qui ont été testées (semblables aux taureaux de Savon) en seulement 7 min.

Avec le séquençage systémique du génome humain et des agents pathogènes, le nom de certains potentiels médicaux a augmenté de façon exponentielle au cours des années 1990. Paradoxalement, les informations disponibles pour chacun de ces nouveaux agents — récepteurs, enzymes ou éléments régulateurs de l’expression des gènes — sont peu nombreux. Dans certains cas, les peuvent être réduits à la simple séquence nucléotidique d’un gène. Face à cette situation, l’industrie pharmaceutique utilise la méthode du criblage systématique « en aveugle » de grandes collections de composés (chimiothèques).

Ce criblage à haut débit consiste à faire réagir simultanément un grand nombre de molécules différentes avec un substrat donné, en vue d’identifier, en un minimum de temps, les cellules de ces molécules qui présentent un intérêt éventuel pour une application déterminée. L’utilisation massive de la robotique et de l’informatique, associée à la miniaturisation des tests biochimiques, a permis une augmentation considérable du nombre de composés pouvant être testés quantitativement.

Cependant, les chimiothèques historiques ne contiennent pas suffisamment de molecules à tester, surtout lorsque les chercheurs ne connaissent pas précisément ce qu’ils doivent trouver, por manque d’informations sur les cibles. C’est pourquoi les chimistes ont mis au point de nouvelles stratégies permettant de synthétiser, à la demande, of large series of compositions of different structures, adapted to the exigences du criblage systématique.

Cette chimie combinatoire s’adapte aux programs de recherche departant from the finding that: many new advances d’informations on the cible to cribler, plus the diversity required by the chimiothèque and the name of molecules to synthesizer is great. Ces méthodologies combinatoires à haut débit sont essentielles à la fois pour le criblage et la découverte en biochimie synthétique et en sciences biomédicales. Néanmoins, ils dependent souvent d’analyses à grande échelle et sont limited by a longue durée de fonctionnement et un coût excessif des materiaux.

C’est dans ce contexte que récemment, an interdisciplinary team from the University of Copenhagen in Denmark has developed a new technique of screening à haut débit, based on the nanotechnology of DNA, accelerating the process of a million fois, réduisant de fait les coûts associés. Leurs travaux sont publiés dans Nature Chemistry.

Des bulles de savon pour un criblage à haut débit in 7 min

The work was carried out in collaboration between the Hatzakis group of the University of Copenhagen and the professor Stefan Vogel of the University of Danemark du Sud. médiée par l’ADN » ou SPARCLD, utilise de minuscules « bulles » ressemblant à du savon. Ces bulles forment des «nano-conteneurs» à l’intérieur desquels des molécules peuvent être produites grace à la nanotecnologie de l’ADN. Around 42,000 nanocontainers peuvent to have over a millimeter carré.

Certes, comme le précise, dans un communiqué, Nikos Hatzakis, chef d’équipe et professeur associé au département de chimie de l’université de Copenhagen: «Aucun elément de nore solution n’est complètement nouveau, mais ils n’ont jamais été combined manière aussi transparent ». More precisely, the technology integrates the elements issus of disciplines normally assez eloignées: the biochemistry of syntheses, the nanotechnologies, the syntheses of DNA, the chemical combinatoire, and even the Machine Learning — discipline of artificial intelligence.

Exemple de mise en œuvre de la technique SPARCLD. © Nikos Hatzakis/Université de Copenhague

This is also the case that certain “bulbs”, or liposomes, are attached to a surface, so they may float freely. Chaque boils contains a different DNA sequence and fluorescent markers that are detected by a total internal reflection microscope in real time (TIRF). Au fur et à mesure que les buoys flottent et fusionnent de manière aléatoire, de nombreuses différentes combinaisons de fragments d’ADN peuvent être créées et detectées en temps réel à l’aide du microscope.

D’ailleurs, les chercheurs ont observé des séquences de fusion efficaces à plus de 93 %. En suite, un algorithme d’apprentissage automatique décode les images de microscopie en classant les « séquences de fusion » créées. De plus, la microscopie en temps réel a permis l’observation directe de plus de 16 000 fusions et une classification précise de 566 séquences de fusion distinctes. Les résultats sont connus en seulement 7 min.

Schema illustrant le principe des liposomes et du criblage haut débit. Certain liposomes are attached to a surface, so many others float freely. Chaque boils with a sequence of different DNA. © N. Hatzakis et al., 2022

Doctoral student Mette G. Malle, principal author of the article and currently postdoctoral fellow at Harvard University, aux États-Unis, declares: «Ce que nous avons est très proche d’une lecture en direct. Cela means that l’on peut modérer the configuration in continu in function des lectures en ajoutant una valeur supplémentaire significative. Nous nous attendons à ce que ce soit un facteur clé pour l’industrie que souhaite mettre en œuvre la solution».

Développement de produits pharmaceutiques à coûts réduits

The chercheurs are enthusiastic about the potential of the technology allowing an extremely rapid and efficient screening, of milliers of molecules, candidates for applications such as the production of vaccines and pharmaceutical products. Nikos Hatzakis souligne : « Il s’agit d’une économie d’efforts, de materiel, de main-d’œuvre et d’énergie sans précédent ».

Malgré cet enthousiasme, l’équipe a dû garder sa découverte sous silence, jusqu’à la parution de l’article. Indeed, les chercheurs du projet ont, individually, plusieurs collaborations industrielles. Les risques de fuetes et de plagiat étaient alors trop grands. Néanmoins, ils ne saving toujours pas quelles entreprises pourraient souhaiter mettre en œuvre la nouvelle méthode à haut débit.

Quoi qu’il en soit, à l’heure actuelle, il s’agit de diffuser cette technique SPARCLD à travers de nombreuses applications potentielles dans la recherche et l’industrie. For example, she pourrait être utilisée pour synthétiser et cribler des molecules d’RNA à utiliser dans l’édition de genes médiée par CRISPR. Ce dernier donne la possibilité de couper des sequences d’ADN impliquées dans une mutation et les replace par des sequences d’ADN correcting the mutation. SPARCLD pourrait également être utilisé pour le développement de futurs vaccins à RNA.

Nikos Hatzakis declares: «I already fort to give birth to the fact that the industrial and university groups are involved in the synthesis of long molecules and that the polymers pourraient are the first to adopt the method.» Il conclut «Notre configuration permet d’integrar SPARCLD avec une lecture post-combinatoire pour des combinaisons de réactions protéine-ligand telles que celles pertinent pour une utilisation dans CRISPR. Seulement, nous n’avons pas encore pu aborder cela, puisque nous voulions d’abord publier notre méthodologie».

Chimie naturelle

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