Tiny Tides éum instrumento automatizado de fluxo rápido que pode sintetizar a¡cidos nucleicos peptadicos em um aºnico disparo.
Tiny Tides montado em uma mesa - Créditos: Foto cortesia dos pesquisadores.
Pesquisadores do laboratório de Bradley Pentelute, professor de química do MIT, inventaram um instrumento de fluxo rápido totalmente automatizado que pode sintetizar a¡cidos nuclanãicos de peptadeos em um aºnico tiro.
Ao automatizar o processo de santese de a¡cidos nucleicos de peptadeos conjugados com CPP (PPNAs) usando o roba´ apelidado de “Tiny Tides†pela equipe de pesquisa, o tempo tapico de santese de PPNA foi reduzido de vários dias para apenas duas horas.
“Esta nova tecnologia eficiente representa um grande avanço potencial para permitir a produção rápida sob demanda de oligonucleotadeos antisense candidatos, não apenas para Covid-19, mas também para outras doenças e patógenos emergentesâ€, diz Chengxi Li, coautor do artigo. e pa³s-doutorado no Grupo Pentelute.
O artigo, "Automated Flow Synthesis of Peptide-PNA Conjugates", foi publicado recentemente na ACS Central Science .
O que são PNAs?
Os PNAs são moléculas semelhantes a DNA sintetizadas artificialmente com uma ampla gama de aplicações químicas e biológicas, surgindo como uma classe de terapias usadas para tratar várias doena§as, desde câncer a infecções virais. As barreiras para que os PNAs se tornem uma droga incluem baixa solubilidade, baixa absorção celular e rápida eliminação.
Alguns desses desafios foram abordados com a ligação covalente de peptadeos de penetração celular (CPP) a um PNA. No entanto, os PPNAs conjugados com CPP podem ser ta³xicos para as células e muitas vezes requerem estudos de função de estrutura demorados para minimizar a toxicidade enquanto otimizam a entrega. Além disso, embora os protocolos de lote padrãopermitam acesso eficiente a sequaªncias de PNA com menos de 15 bases, sequaªncias mais longas são um desafio para sintetizar e enfrentam limitações que podem resultar em baixos rendimentos.
“Deixe o roba´ fazer issoâ€
O dispositivo automatizado de fluxo rápido, projetado pelo Pentelute Group para substituir a santese passo a passo tradicional via química de clique, consiste em sete ma³dulos, incluindo um computador de controle central, sistema de armazenamento de solução, três bombas HPLC, três va¡lvulas multiposição, elementos de aquecimento, zona de reação e um detector UV-vis — tudo controlado por um script modular no ambiente de programação Mechwolf.
A equipe de pesquisa decidiu pelo nome Tiny Tides por dois motivos: seu roba´ produz peptadeos ou oligonucleotadeos e éum sintetizador em microescala capaz de otimização e santese rápidas de condições usando uma pequena quantidade de reagente e solvente, um custo comparativamente pequeno.
Apesar do apelido, o desempenho não énada pequeno. Em testes de laboratório, Tiny Tides relatou 10 segundos para cada formação de ligação amida entre mona´meros de PNA osem comparação com 10 minutos por ligação amida para sintetizadores de peptadeos de microondas; ou 32 minutos por ciclo de acoplamento como com o sintetizador de DNA Expedite 8909 tampado a temperatura ambiente. O design de temperatura varia¡vel do Tiny Tides também elimina a necessidade de limitação de temperatura, enquanto aumenta a eficiência do acoplamento.
Esta estratanãgia de produção éconveniente para investigação simulta¢nea da bioatividade, toxicidade e absorção celular de maºltiplos PNAs. Além disso, a velocidade e a automação deste dispositivo permitem uma investigação de alto rendimento de vários candidatos para encontrar a sequaªncia de PNA mais eficaz para um alvo, com velocidades significativamente aprimoradas em relação aos manãtodos atuais e comerciais.
Combate ao Covid-19
Embora os avanços na ciência das vacinas tenham assumido o centro do palco na pandemia global de Covid-19, os agentes antivirais de ação direta podem ser outra ferramenta para eliminar esse varus. No laboratório, os PNAs demonstraram eficácia contra SARS-CoV; e a alta semelhança de sequaªncia com o SARS-CoV-2, o varus que causa o Covid-19, levou os pesquisadores a acreditar que os PNAs antisense podem ser uma maneira de obter a inibição do SARS-CoV-2.
Velocidade e eficiência na santese de PPNAs éum passo muito necessa¡rio para poder avaliar as inaºmeras sequaªncias possaveis para viabilidade no tratamento de doena§as. Para este estudo, o grupo Pentelute sintetizou quimicamente oito PPNAs para combater o Covid-19 em apenas um dia osum feito que levaria quase um maªs se sintetizado manualmente a uma taxa de dois por semana usando manãtodos anteriores.
Das oito, uma sequaªncia eliminou mais de 95% do varus em um ensaio de infecção viva.
Outros autores contribuintes são afiliados ao MIT e a Iowa State University.