Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl
iNANO

Ny metode til fremstilling af syntetisk DNA

Kemisk syntetiserede korte DNA-sekvenser er yderst vigtige ingredienser med utallige anvendelser i forskningslaboratorier, hospitaler og i industrien, som f.eks. i metoden til at detektere COVID-19. Phosporamiditter er nødvendige byggesten i produktionen af DNA-sekvenser, men de er ustabile, og hurtigt i stykker. Ph.d. Alexander Sandahl (Professor Kurt Gothelf’s gruppe), har i samarbejde med en forsker i Professor Troels Skrydstrups gruppe udviklet en ny patenteret måde til at hurtigt og effektivt at fremstille de ustabile byggesten umiddelbart før de skal bruges og dermed effektivisere DNA-produktionen.

PhD Alexander Sandahl har sammen med Professor Kurt Gothelf, Professor Troels Skrydstrup og en række studerende i grupperne udviklet en metode til effektiv og automatiseret fremstilling af ingredienser til DNA-syntese (Illustration: Colourbox)
PhD Alexander Sandahl har sammen med Professor Kurt Gothelf, Professor Troels Skrydstrup og en række studerende i grupperne udviklet en metode til effektiv og automatiseret fremstilling af ingredienser til DNA-syntese (Illustration: Colourbox)
Skematisk oversigt over strategi for syntese af phosphoramiditter i et flowbaseret setup. (Illustration: Nature Commun 12, Artikel nr. 2760 (2021))
Skematisk oversigt over strategi for syntese af phosphoramiditter i et flowbaseret setup. (Illustration: Nature Commun 12, Artikel nr. 2760 (2021))

De fremstillede DNA-sekvenser kaldes også oligonukleotider. Disse anvendes meget bredt til identifikation af sygdomme, til fremstilling af oligonukleotidbaserede lægemidler og til adskillige andre medicinske og bioteknologiske anvendelser.

Den store efterspørgsel på oligonukleotider kræver derfor en effektiv automatiseret metode til kemisk fremstilling af disse.

Denne proces er afhængig af phosphoramiditter, som er kemiske forbindelser, der har den ulempe at de er ustabile, medmindre de opbevares ved de ideelle -20 grader celcius.

 Instrumenter der anvendes til DNA-syntese kan ikke køle phosporamiditterne, hvorfor det ikke kan undgås at en hvis andel af dem nedbrydes efter påfyldning på instrumentet.

 

Metode til at undgå uønsket nedbrydning af vigtige ingredienser

Professor Kurt Gothelf og Professor Troels Skrydstrup leder hver deres forskningsgruppe indenfor organisk kemi, som her har arbejdet sammen om at udvikle en forholdsvis simpel, men effektiv teknologi, hvor fremstillingen af phosphoramiditter kan automatiseres og integreres direkte i instrumentet til DNA-syntese. Dermed undgår man både den manuelle syntese af dem, som kan tage op til 12 timer, såvel som problematikken med opbevaring af ustabile phosphoramiditter.

Gothelfs gruppe har bidraget med deres ekspertise inden for automatiseret DNA-syntese og Skrydstrups gruppe har bidraget med deres knowhow med kemiske reaktioner der foregår i kontinuerligt strømmende væsker (flowkemi). ”Det har været et meget givende samarbejde som netop er en af kerne-værdierne ved iNANO” udtaler Kurt Gothelf, der tilføjer ”og jeg vil også gerne tilskrive Alexander Sandahl en stor del af æren for at dette projekt er lykkedes, da han har etableret samarbejdet og har udviklet og realiseret en stor del af ideerne til projektet.”

Resultaterne har de netop offentliggjort i tidsskriftet, Nature Communications.

 Ved metoden til fremstilling af phosphoramiditter, skylles nukleosider (udgangsstoffer), igennem et fast materiale (resin), som potentielt kan være fuldt ud integreret i en automatiseret proces i instrumentet til DNA-syntese. Resinet sørger for at nukleosiderne hurtigt phoshityleres, hvorved nukleosiderne omdannes til phosphoramiditter i løbet af få minutter. Fra resinet skylles phosphoramiditterne automatisk videre til den del af instrumentet, som forestår DNA-syntesen.

Derved undgår man nedbrydningen af phosphoramiditterne, idet de først fremstilles lige inden de skal bruges (on-demand), på en hurtigere, mere effektiv flow-baseret måde, der potentielt kan automatiseres og betjenes af ikke-kemikere.


Forskningen er finansielt støttet af Lundbeckfonden, Novo Nordisk Fonden, Danmarks Frie Forskningsfond og Grundforskningsfonden.

 


Læs mere om forskningsresultaterne i Nature Communications:

Alexander F. Sandahl, Thuy J. D. Nguyen, Rikke A. Hansen, Martin B. Johansen, Troels

Skrydstrup, and Kurt V. Gothelf. On-Demand Synthesis of Phosporamidites. Nature Commun. 2021. doi: /10.1038/s41467-021-22945-z.

 

Patent

Phosphoramidite synthesis on-demand

Priority application EP20186197.8

Patenterhververe: Sandahl, A. F.; Nguyen, T. J. D.; Gothelf, K. V.

 


For yderligere information, venligst kontakt:

Professor Kurt Vesterager Gothelf
Institut for Kemi og Interdisciplinært Nanoscience Center (iNANO)
kvg@chem.au.dk - +45 60202725 –