31. marts 2022

Revolutionerende værktøj kan give hurtigere vacciner mod fremtidens pandemier

Medicinalkemi

En ny metode er i stand til at øge hastigheden i udviklingen af vacciner og andre medicinske produkter mere end en million gange. Samtidig holdes omkostningerne nede.

Nano
Metoden bygger på nano-containere, der minder om meget små sæbebobler. Inden i boblerne mixes de ingredienser, der skal indgå i de nye molekyler, ved hjælp af DNA-nanoteknologi. Foto: Nikos Hatzakis

I jagten på vacciner og andre farmaceutiske produkter har industrien brug for rutinemæssigt at screene mange tusinde næsten ens molekyler. En ny teknik tillader, at screeningen sker i nano-skala. På den måde minimerer man forbruget af materialer og energi. Opdagelsen er offentliggjort i dag i det anerkendte videnskabelige tidsskrift Nature Chemistry.

På et areal mindre et knappenålshoved er det muligt at fremstille og analysere over 44.000 forskellige molekyler. Metoden, som er udviklet i et særdeles tværfagligt dansk projekt, vil kunne mindske forbruget af materialer, energi og omkostninger i medicinalindustrien.

Metoden bygger på nano-containere, der minder om meget små sæbebobler. Inden i boblerne mixes de ingredienser, der skal indgå i de nye molekyler, ved hjælp af DNA-nanoteknologi.

“Mængderne er så små, at det svarer til, at vi bruger en liter vand og et kilo materialer i stedet for alt vand i verdenshavene og alt materiale i Mount Everest,” illustrerer lederen af holdet, lektor Nikos Hatzakis, Kemisk Institut, Københavns Universitet.

”En så enorm besparelse i tid, energi og arbejdsindsats vil være afgørende vigtig for enhver udvikling af kemiske fremstillingsprocesser og evaluering af medicinalprodukter,” tilføjer Mette G. Malle, der som ph.d.-studerende har været hovedforfatter på den videnskabelige artikel. Hun er nu Postdoc ved Harvard University, USA.

Resultater på blot syv minutter

Projektet er et samarbejde mellem Hatzakis-forskningsgruppen ved Københavns Universitet og lektor Stefan Vogel, Syddansk Universitet. Projektet er støttet af en Center of Excellence bevilling fra Villum Fonden. Den udviklede metode har fået navnet SPARCLD fra det engelske “single particle combinatorial lipidic nanocontainer fusion based on DNA mediated fusion”.

Gennembruddet integrerer elementer fra discipliner, der normalt er langt fra hinanden: syntetisk biokemi, nanoteknologi, DNA-syntese, kombinatorisk kemi samt tilmed Machine Learning, der er en disciplin inden for kunstig intelligens.

“Ingen af de enkelte elementer i vores løsning er isoleret set fuldstændigt nye, men det er aldrig set før, at de er kombineret så elegant,” forklarer Nikos Hatzakis.

Metoden leverer resultater på blot syv minutter.

”Det betyder, at vi næsten får svarene i real-tid. Det tillader, at man kan justere på sit set-up undervejs baseret på resultaterne og dermed hente større værdi. Vi forventer, at det bliver en vigtig parameter for virksomheder, der ønsker at indføre metoden,” siger Mette G. Malle.

Måtte holde tand for tunge

Selvom forskerne i projektet har adskillige industrisamarbejder, kan Nikos Hatzakis endnu ikke nævne navne på virksomheder, der vil være interesserede i metoden:

”Vi har været nødt til at holde tand for tunge. Vi ville ikke risikere, at andre kom før os med at publicere noget, der kunne minde om vores opdagelse. Derfor har vi været afskåret fra at gå ind i dialog med virksomheder eller med andre forskere, som kan tænkes at benytte metoden i forskellige konkrete sammenhænge.”

Et par mulige anvendelser kan han dog nævne:

”Et godt gæt vil være, at virksomheder og forskningsgrupper, som arbejder med at fremstille lange molekyler som polymerer, vil være blandt de første til at tage metoden i brug. Det samme gælder for ligander (hjælpe-molekyler, red.) inden for medicinalindustrien. En ekstra fordel ved metoden er, at man kan udbygge den yderligere, så man indarbejder analyser af relevans for den konkrete anvendelse.”

Eksempler kunne være RNA-strenge til brug for den vigtige bioteknologiske teknik CRISPR eller en alternativ metode til at identificere og fremstille RNA til brug for vacciner mod fremtidige pandemier.

”Vores set-up tillader, at SPARCLD integreres med direkte analyser af protein-ligand reaktioner som dem, der er relevante CRISPR. Blot har vi som sagt ikke haft mulighed for at gå i dialog om anvendelserne endnu. Men det kan vi nu, hvor metoden bliver offentliggjort.”

Kontakt

Nikos Hatzakis
Lektor
Kemisk Institut, Nanoscience Center
Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research
Københavns Universitet
Mail: hatzakis@chem.ku.dk 
Mobil: +45 50 20 29 51

Mette G Malle
Post-doctoral fellow
Harvard University og inano Aarhus University
Mail: malle@inano.au.dk 
Mobil: +45 28 49 13 68

Maria Hornbek
Journalist
Det Natur- og Biovidenskabelige Fakultet
Københavns Universitet
maho@science.ku.dk
+45 22 95 42 83

Læs også