La detección de "bibliotecas" grandes de compuestos para encontrar aquellos con una actividad biológica deseada es un método poderoso para descubrir nuevos medicamentos, pero requiere una instalación grande, costosa y dedicada. Ahora, científicos en el campus de Florida del Instituto de Investigación Scripps TSRI han ideado el componente central de un sistema de detección que sería un orden de magnitud menor y más barato
"Hemos desarrollado un dispositivo que puede hacer el equivalente funcional de la detección de compuestos de alto rendimiento en una escala ultraminiaturizada", dijo el investigador principal del estudio Brian M. Paegel, profesor asociado de TSRI.
El avance, publicado recientemente en línea antes de imprimir en Química analítica , sigue un estudio previo del laboratorio de Paegel en Ciencia combinatoria de ACS que describe la síntesis de bibliotecas de compuestos codificados con ADN en miniatura. El nuevo dispositivo de detección está diseñado para funcionar con el nuevo tipo de biblioteca.
una cuenta, un compuesto
Los sistemas de detección actuales de alto rendimiento generalmente ocupan 10,000 pies cuadrados de espacio o más y cuestan millones de dólares. Dependen en gran medida de dispositivos robóticos que recuperan compuestos de la biblioteca, colocan cada compuesto en un pequeño pozo separado en una "microplaca de ensayo"y mida la actividad biológica de cada compuesto, por ejemplo, si el compuesto inhibe una enzima particular involucrada en la replicación viral.
Siendo casi completamente automatizados y relativamente rápidos, tales sistemas pueden detectar rápidamente las decenas o cientos de miles de compuestos en una biblioteca típica. Pero el gran costo de estos sistemas de detección de alto rendimiento limita su uso a ubicaciones en compañías farmacéuticas y grandes investigacionesinstituciones. El campus de Scripps Florida alberga una de las instalaciones de detección de alto rendimiento más activas fuera de la industria farmacéutica.
El nuevo enfoque comienza con el uso de bibliotecas de "una cuenta-un-compuesto" OBOC, en las que los compuestos individuales están unidos químicamente a las cuentas microscópicas. En las últimas dos décadas, muchos laboratorios han comenzado a trabajar con las bibliotecas OBOCde un tipo u otro, que se preparan de manera tan rápida y económica y son tan compactas que tales bibliotecas son esencialmente consumibles de laboratorio. "Es posible generar una biblioteca OBOC de millones de compuestos en una semana por alrededor de $ 500", dijo Alexander K.Price, investigador asociado senior en el laboratorio Paegel y autor principal del nuevo estudio.
LIGHTSABR
Existen desafíos técnicos considerables para poner compuestos a base de perlas a través de dispositivos de cribado en miniatura. Pero, como informan en su nuevo documento, Paegel y Price pudieron diseñar un dispositivo de sobremesa que cumple con estos desafíos y puede cribar bibliotecas OBOC.
El dispositivo se basa en los principios de microfluídica que también subyacen a la tecnología de la impresora de inyección de tinta. Usando una "tolva de suspensión", que Paegel y Price describieron en un 2014 Química analítica papel, el dispositivo introduce perlas de biblioteca OBOC en pequeñas gotas de líquido que contienen el ensayo de interés, como un ensayo de actividad enzimática. El volumen de estas gotas de ensayo es aproximadamente 100,000 veces menor que los volúmenes utilizados para los ensayos de detección de alto rendimiento.
El dispositivo libera a cada compuesto de su cuenta con una reacción fotoquímica inducida por la luz ultravioleta UV y, después de un período apropiado de incubación, registra el resultado en cada gota.
Apodado LIGHTSABR Detección de alto rendimiento graduada e inducida por la luz después de la liberación de la perla por su escisión a base de luz de los compuestos de sus perlas portadoras, el dispositivo supera importantes obstáculos técnicos con respecto al flujo suave de las gotas, la absorción de la radiación UV dispersay calibración de la guía de ondas UV.
Una innovación clave es que la técnica permite a los usuarios variar la iluminación UV para ajustar la cantidad de un compuesto escindido de su cuenta, y así ajustar la dosis del compuesto que se está probando. El equipo demostró con éxito esta función de dosificación mediante un ensayodiseñado para encontrar inhibidores de la proteasa del VIH-1, una enzima clave involucrada en la replicación del virus que causa el SIDA.
El siguiente paso para Paegel y Price es aplicar el LIGHTSABR microfluídico y las bibliotecas OBOC codificadas por ADN del laboratorio. "Además de los compuestos antivirales, también estamos buscando nuevos antibióticos y otras clases de medicamentos que aborden la aparición de resistencia en una evolución rápidapatógenos ", dijo Paegel.
"Cientos de laboratorios en todo el mundo podrían operar sus propias instalaciones de detección miniaturizadas, utilizando sus propios ensayos para perseguir objetivos que sean de mayor interés para ellos", dijo Price.
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Materiales proporcionado por Instituto de Investigación Scripps . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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