La fabricación de proteínas pequeñas conocidas como péptidos suele llevar mucho tiempo, lo que ha retrasado el desarrollo de nuevos fármacos peptídicos para enfermedades como el cáncer, la diabetes y las infecciones bacterianas.
Para ayudar a acelerar el proceso de fabricación, los investigadores del MIT han diseñado una máquina que puede producir rápidamente grandes cantidades de péptidos personalizados. Su nueva máquina de mesa puede formar enlaces entre aminoácidos, los bloques de construcción de proteínas, en aproximadamente 37 segundos, yTarda menos de una hora en generar moléculas peptídicas completas que contengan hasta 60 aminoácidos.
"Puede marcar los aminoácidos que desee, y la máquina comienza a imprimir estos péptidos más rápido que cualquier máquina en el mundo", dice Bradley Pentelute, Profesor Asociado de Química en Desarrollo Profesional de Pfizer-Laubach en el MIT.
Esta tecnología podría ayudar a los investigadores a generar rápidamente nuevos péptidos para probar una variedad de enfermedades, y también aumenta la posibilidad de producir fácilmente vacunas personalizadas contra el cáncer para pacientes individuales.
Pentelute es el autor principal de un artículo que describe el nuevo sistema en la edición del 27 de febrero de Biología química de la naturaleza . Los autores principales del artículo son los estudiantes de posgrado Alexander Mijalis y Dale Thomas; otros autores son el estudiante de posgrado Mark Simon, el investigador asociado Andrea Adamo, Ryan Beaumont y el profesor de Ingeniería Química Warren K. Lewis Klavs Jensen.
flujo rápido
Usando las técnicas tradicionales de fabricación de péptidos, que se desarrollaron hace más de 20 años, lleva aproximadamente una hora realizar las reacciones químicas necesarias para agregar cada aminoácido a una cadena de péptidos.
Pentelute, Jensen y sus colegas se propusieron hace varios años idear un método más rápido basado en un nuevo enfoque de fabricación conocido como química de flujo. Bajo esta estrategia, los químicos fluyen a través de una serie de módulos que realizan cada uno un paso de la síntesis general.
La primera versión del equipo de una máquina de síntesis de péptidos basada en flujo, reportada en 2014, aceleró el proceso a aproximadamente tres minutos por enlace peptídico. En su último esfuerzo, los investigadores esperaban hacer que la síntesis fuera aún más rápida al automatizar másEn la versión anterior, la persona que ejecutaba la máquina tenía que bombear manualmente los aminoácidos de sus botellas de almacenamiento, pero la nueva máquina también automatiza ese paso.
"Nuestro objetivo cuando nos propusimos diseñar la máquina automatizada era tener todos los pasos controlados por computadora, y eso eliminaría muchos de los errores humanos y la falta de confiabilidad asociados con alguien que realiza este proceso a mano", dice Mijalis.
Una vez que un usuario ingresa la secuencia de aminoácidos deseada, los aminoácidos se bombean, en el orden correcto, a un módulo donde se calientan brevemente a unos 90 grados Celsius para que sean más químicamente reactivos. Después de ser activados, los aminoácidosfluyen a una cámara donde se agregan a las cadenas de péptidos en crecimiento.
"Es un proceso muy iterativo, donde estás construyendo esta cadena molecular, una por una", dice Mijalis.
A medida que se agrega cada aminoácido a la cadena, los investigadores pueden medir cuánto se incorporó correctamente analizando los productos de desecho que fluyen hacia la cámara final del dispositivo. La máquina actual une cada aminoácido a la cadena con aproximadamente el 99 por cientoeficiencia.
Química personalizada
Una vez sintetizados, los péptidos pequeños se pueden unir para formar proteínas más grandes. Hasta ahora, los investigadores han fabricado proteínas producidas por el VIH, un fragmento de una proteína anticongelante que ayuda a los organismos a sobrevivir al frío extremo y una toxina secretada por los caracoles.También están trabajando en la replicación de toxinas de otros animales, que tienen usos potenciales como analgésicos, anticoagulantes o agentes de coagulación de la sangre. También han fabricado péptidos antimicrobianos, que los científicos están explorando como una posible nueva clase de antibióticos.
Otra posible aplicación para la nueva máquina es generar péptidos que podrían usarse como vacunas personalizadas contra el cáncer dirigidas a proteínas únicas que se encuentran en los tumores de pacientes individuales ". Eso es exactamente lo que hace nuestra máquina, y los hace a escalas que están listos para cumpliresta demanda de vacunas personalizadas contra el cáncer ", dice Pentelute.
El equipo del MIT también está interesado en adaptar esta tecnología para hacer otras moléculas en las que los bloques de construcción se unen en cadenas largas, como polímeros y oligonucleótidos cadenas de ARN o ADN.
"Podemos empezar a pensar en una máquina química personalizada", dice Pentelute. "Es modular y se puede adaptar a todo tipo de otras químicas".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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