Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Nem og billig metode til at koble andre molekyler til DNA-sekvenser med eftertragtede funktioner

Udviklingen af nye typer medicin baseret på DNA og RNA, sker med rivende fart. mRNA-vaccinerne mod COVID-19 er bare ét ud af mange eksempler på DNA-baserede lægemidler på markedet. Mange er på vej, men produktionen af den nødvendige DNA/RNA er kostbar. En forskningsgruppe ved Aarhus Universitet har nu fundet en effektiv og billig metode til fremstilling af stabile DNA-sekvenser påhæftet kemiske grupper, der f.eks. sørger for at lægemidlerne dirigeres ind i de rigtige celler.

Positionering af en kemisk modificering i en DNA-helix, som er introduceret ved at anvende ny og billig metode. (Illustration: Nucleic Acids Research, 2022, gkac566)

Produktionen af korte DNA- og RNA-sekvenser, kaldet oligonukleotider, er i dag essentiel blandt andet i forbindelse med diagnostik (COVID-19 test), DNA-sekventering, gensyntese til syntetisk biologi og genterapi, som f.eks. i CRISPR-Cas9-metoden.

Teknologien for oligonukleotid-produktion er blevet avanceret siden den blev udviklet i 1981, men den underliggende kemi er dog stort set uændret. Man er stadig afhængig af phosphoramiditter, som er kemiske forbindelser, der desværre er ustabile i produktionsprocessen.

Kurt Gothelf og hans forskningsgruppe har dog tidligere vist en mere effektiv måde at producere byggestenene til oligonukleotider på ved at udvikle en flow-baseret metode til at lave phosphoramiditter umiddelbart før de skal bruges og dermed undgår man denne nedbrydning. Du kan læse mere om dette i en tidligere artikel her: New method for producing synthetic DNA.

Dyrt at anskaffe DNA-sekvenser med særlige funktionaliteter

Der er stort behov for oligonukleotider der er modificerede med særlige funktionaliteter. Det er f.eks vist at oligonukleotider, der er modificerede med bestemte sukkerstoffer, optages i leveren. Baseret på dette anvendes flere oligonukleotid-lægemidler til at regulere proteiner der netop produceres i leveren og dermed kan kurere sygdomme. Det er også vigtigt at kunne hæfte farvestoffer til oligonukleotider da dette ofte bruges indenfor diagnostik og i forskning.

Normalt indsætter man disse funktionaliteter i oligonukleotider ved at byggesten, phosphoramiditterne, er produceret med et specifikt kemisk håndtag eller den ønskede funktionelle gruppe. Der findes kommercielle kataloger med flere hundrede varianter af disse modificerede phosphoramiditter. Sådanne tilpassede phosphoramiditter er imidlertid, i de fleste tilfælde, meget dyre at anskaffe og, som ovenfor nævnt, er de ustabile i væsker ved stuetemperatur.

Ny nem og billig metode til syntese af specielle byggesten

I en netop publiceret videnskabelig artikel udgivet i Nucleic Acids Research, som er det ledende tidsskrift indenfor oligonukleotider, præsenterer Angel Santorelli og Kurt Gothelf en let og billig metode til at introducere modifikationer til oligonukleotider uden behov for specielle phosphoramiditter.

Til formålet anvender de kemiske forbindelser kaldet sulfonylazider, der nemlig kan udstyre oligonukleotider med mange forskellige funktionaliteter under den kemiske syntese af oligonukleotiderne.

Metoden er kompatibel med den tidligere omtalte automatiserede og flow-baserede metode til oligonukleotid-syntese, hvor nedbrydning af phosphoramiditterne undgås. Den netop publicerede metode, til syntese af modificerede phosphoramiditter, kan dermed fungere som et simpelt alternativ til de ustabile og dyre specielle phosphoramiditter, der i øjeblikket anvendes i produktionen af modificerede oligonukleotider.


Supplerende oplysninger

Vi bestræber os på, at alle vores artikler lever op til Danske Universiteters principper for god forskningskommunikation. På den baggrund er artiklen suppleret med følgende oplysninger:

PUNKTER

INDHOLD OG FORMÅL

Ekstern finansiering

Europakommissionen (DNA Robotics, 765703)

Novo Nordisk Fonden (CEMBID, NNF17OC0028070)

Interessekonflikt

Forskerne erklærer, at der ingen interessekonflikter er.

 

Link til videnskabelig artikel

Conjugation of chemical handles and functional moieties to DNA during solid phase synthesis with sulfonyl azides.

Angel Santorelli og Kurt Gothelf. Nucleic Acids Research. 2022, gkac566

Kontaktdata

Professor Kurt Gothelf

Koordinator for Marie Skłodowska-Curie ITN, DNA Robotics

Direktør for Center for Multifunctional Biomolecular Drug Design

Interdisciplinært Nanoscience Center (iNANO) & Institut for Kemi

Aarhus Universitet

Mail: kvg@chem.au.dk
Mobil: 6020 2725