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Jul 22, 2023

UC Irvine

Transformative Technik ersetzt manuelle Prozesse und beschleunigt die Entdeckung neuer Medikamente Irvine, Kalifornien, 23. August 2023 – Ein Forschungsteam unter der Leitung von Wissenschaftlern der University of California, Irvine hat eine Entwicklung durchgeführt

Transformative Technik ersetzt manuelle Prozesse und beschleunigt die Entdeckung neuer Medikamente

Irvine, Kalifornien, 23. August 2023– Ein Forschungsteam unter der Leitung von Wissenschaftlern der University of California, Irvine, hat eine innovative Methode entwickelt, um schnell und effizient riesige Sammlungen chemischer Verbindungen für die Arzneimittelforschung zu erstellen, indem es die Kraft von Ribosomen nutzt, den Molekülen, die in allen Zellen vorkommen, die Proteine ​​und Peptide synthetisieren.

Kürzlich in ACS Central Science veröffentlichte Ergebnisse beschreiben diese transformative Technik, die den derzeitigen manuellen intensiven Prozess ersetzen und die Entdeckung neuer Medikamente beschleunigen könnte, die sich auf die Behandlung einer Vielzahl von Krankheiten und Beschwerden auswirken könnten.

Chemische Bibliotheken sind Sammlungen von Molekülen, die untersucht werden, um diejenigen mit vielversprechender Aktivität oder therapeutischem Potenzial zu identifizieren. Beim Screening wird für jede Chemikalie in der Bibliothek dieselbe biologische Frage in Form eines schnellen Experiments oder Assays gestellt.

„Bibliothekssynthese und Screening sind die ersten Schritte bei der Entdeckung neuer Medikamente“, sagte Brian M. Paegel, UCI-Professor für pharmazeutische Wissenschaften und Mitautor der Studie. „Diese neue Technologie ermöglicht es uns, Bibliotheken ultraminiaturisierter Gelkügelchen zu synthetisieren, die jeweils Hunderttausende Kopien einer einzelnen Verbindung aus der Bibliothek enthalten. Die Anordnung so vieler Kopien von Molekülen auf Perlen ermöglicht es Wissenschaftlern, die biologische Aktivität jedes einzelnen Bibliotheksmitglieds direkt zu bewerten, eine unschätzbare Fähigkeit bei der Suche nach neuen Medikamenten.“

Das Team erfand einen neuartigen Ansatz, um Gelkügelchen zu erzeugen, die ungefähr die Größe einer menschlichen Zelle haben und jeweils große Mengen an Ribosomen, ein Enzym namens RNA-Polymerase und einen mit DNA geschmückten Magnetkern enthalten, der dem Zellkern einer menschlichen Zelle nicht unähnlich ist. Die DNA-Kerne kodieren bestimmte Peptidmoleküle oder liefern Montageanweisungen für diese. Insulin ist ein Beispiel für ein natürlich vorkommendes Peptid, das zu einem Medikament geworden ist.

Durch die Nachahmung des genetischen Informationsflusses einer Zelle von DNA über RNA bis hin zur Peptidsynthese gelang es den Forschern, die genetisch kodierte Peptidsynthese innerhalb jedes einzelnen Gelkügelchens zu lokalisieren. Wichtig ist, dass diese Technik parallel auf Millionen von Perlen angewendet werden kann, von denen jede über einen einzigartigen DNA-Tag verfügt und so eine umfangreiche Bibliothek bildet.

„Auch die Perlen selbst sind eine wichtige Errungenschaft. Die chemische Synthese, die derzeit auf arbeitsintensiven manuellen Verfahren beruht, wird jetzt durch das Ribosom erleichtert und ermöglicht uns die Erstellung sehr großer Bibliotheken, die sich von der Natur inspirieren lassen. Wissenschaftler können jetzt eine große Anzahl von Molekülen gleichzeitig erforschen und so pharmazeutische Entdeckungen vorantreiben, während die DNA-kodierten Magnetkerne eine effiziente Verfolgung und Analyse einzelner Verbindungen ermöglichen“, sagte Paegel, der auch Positionen in Chemie und Biomedizintechnik innehat.

Diese Methode findet auch in anderen Bereichen Anwendung, etwa im Enzym-Engineering, der Entwicklung umweltfreundlicher Pestizide oder der Herstellung von Materialien mit spezifischen physikalischen Eigenschaften.

Zu den weiteren Teammitgliedern gehörten die Co-Korrespondenten Christian Cunningham und Alix Chan, beide Wissenschaftler bei Genentech in South San Francisco, und Valerie Cavett, UCI-Projektspezialistin für Pharmawissenschaften.

Die Studie wurde durch ein Stipendium der National Institutes of Health unter der Fördernummer GM140890 unterstützt.

Paegel besitzt eine erhebliche finanzielle Beteiligung an 1859 Inc., einem Biotechnologie-Forschungsunternehmen in San Diego, das einige Aspekte dieser Arbeit kommerzialisieren möchte, und Cunningham und Chan sind Aktionäre von Roche.

Über die Brilliant Future-Kampagne von UCI: Die Brilliant Future-Kampagne wurde am 4. Oktober 2019 öffentlich gestartet und zielt darauf ab, das Bewusstsein und die Unterstützung für UCI zu stärken. Durch die Einbindung von 75.000 Alumni und die Einwerbung philanthropischer Investitionen in Höhe von 2 Milliarden US-Dollar möchte UCI neue Spitzenleistungen in den Bereichen Studienerfolg, Gesundheit und Wohlbefinden, Forschung und mehr erreichen. Die School of Pharmacy & Pharmaceutical Sciences spielt eine entscheidende Rolle für den Erfolg der Kampagne. Erfahren Sie mehr unter https://brilliantfuture.uci.edu/school-of-pharmacy-and-pharmaceutical-sciences

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