Tecnologia Científica

Sa­ntese muito lenta? Deixe este roba´ fazer isso
Tiny Tides éum instrumento automatizado de fluxo rápido que pode sintetizar a¡cidos nucleicos pepta­dicos em um aºnico disparo.
Por Cristal Koe - 16/01/2022


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 emergentes”, 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 isso”

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.

 

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