Чтобы помочь ускорить производственный процесс, исследователи MIT проектировали машину, которая может быстро произвести большие количества настроенных пептидов. Их новая настольная машина может сформировать связи между аминокислотами, строительными блоками белков, приблизительно через 37 секунд, и требуется меньше чем час, чтобы произвести полные молекулы пептида, содержащие до 60 аминокислот.
«Вы можете набрать в любых аминокислотах, которые Вы хотите, и машина начинает печатать от этих пептидов быстрее, чем какая-либо машина в мире», говорит Брэдли Пентельют, Адъюнкт-профессор профессионального развития Pfizer-Laubach Химии в MIT.Эта технология могла помочь исследователям быстро произвести новые наркотики пептида, чтобы проверить на множестве болезней, и она также указывает на возможность легкого производства настроенных вакцин против рака от отдельных пациентов.
Pentelute – ведущий автор статьи, описывающей новую систему в выпуске 27 февраля Природы Химическая Биология. Ведущие авторы газеты – аспиранты Александр Миджалис и Дэйл Томас; другие авторы – аспирант Марк Саймон, научный сотрудник Андреа Адамо, Райан Бомонт и профессор Уоррена К. Льюиса Химического машиностроения Клэвс Дженсен.Быстрый потокИспользуя традиционные технологии производства пептида, которые были развиты больше чем 20 лет назад, требуется приблизительно час, чтобы выступить, химические реакции должны были добавить каждую аминокислоту к цепи пептида.
Pentelute, Дженсен и их коллеги намеревались несколько лет назад разрабатывать более быстрый метод на основе более нового производственного подхода, известного как химия потока. В соответствии с этой стратегией, химикаты текут через серию модулей, что каждый выполняет один шаг полного синтеза.Первая версия команды основанной на потоке машины синтеза пептида, сообщил в 2014, ускорил процесс приблизительно к трем минутам за связь пептида.
В их последнем усилии исследователи надеялись сделать синтез еще быстрее, автоматизируя больше процесса. В более ранней версии человек, управляющий машиной, должен был вручную накачать аминокислоты из их бутылок хранения, но новая машина автоматизирует тот шаг также.«У нашего центра, когда мы намеревались проектировать автоматизированную машину, должны были быть все шаги, которыми управляет компьютер, и это устранит большую человеческую ошибку и ненадежность, это связано с кем-то делающим этот процесс вручную», говорит Миджалис.Как только пользователь входит в желаемую последовательность аминокислот, аминокислоты накачаны, в правильном порядке, в модуль, где они кратко нагреты приблизительно до 90 градусов Цельсия, чтобы сделать их более химически реактивными.
Будучи активированным, аминокислоты текут в палату, где они добавлены к растущим цепям пептида.«Это – очень итеративный процесс, где Вы создаете эту молекулярную цепь, одну часть одной частью», говорит Миджалис.Поскольку каждая аминокислота добавлена к цепи, исследователи могут иметь размеры, сколько было правильно включено, анализируя ненужные продукты, которые текут в заключительную палату устройства.
Текущая машина прилагает каждую аминокислоту к цепи приблизительно с 99-процентной эффективностью.Персонализированная химия
После того, как синтезируемые, маленькие пептиды могут быть объединены, чтобы сформировать большие белки. До сих пор исследователи сделали белки произведенными ВИЧ, фрагментом белка антифриза (который помогает организмам пережить чрезвычайный холод), и токсин, спрятавший улитками. Они также работают над репликацией токсинов от других животных, у которых есть потенциальное использование в качестве болеутоляющих, разбавителей крови или агентов свертывания крови. Они также сделали антибактериальные пептиды, которые ученые исследуют как возможный новый класс антибиотиков.
Другое возможное заявление на новую машину производит пептиды, которые могли использоваться в качестве персонализированных вакцин против рака, предназначающихся для уникальных белков, найденных в опухолях отдельных пациентов. «Это точно, что делает наша машина, и она делает их в весах, которые все готовы удовлетворить этому требованию на персонализированные вакцины против рака», говорит Пентельют.Команда MIT также интересуется адаптацией этой технологии, чтобы сделать другие молекулы, в которых стандартные блоки натянуты вместе в длинных цепях, таких как полимеры и олигонуклеотиды (берега РНК или ДНК).
«Мы можем начать думать о персонализированной машине химии», говорит Пентельют. «Это модульное, и это приспосабливаемо ко всем видам другой химии».