科学探索|新研发的DNA纳米技术有望将疫苗和医药的开发速度提高百万倍新研发的DNA纳米技术有望将疫

革命性的工具将以加速反应来应对未来的大流行病。一种新的工具将疫苗和其他医药产品的开发速度提高了100多万倍，同时最大限度地降低了成本。为了寻找诸如新疫苗之类的药物制剂，工业界将例行扫描数以千计的相关候选分子。一种新颖的技术使这一过程在纳米尺度上进行，最大限度地减少了材料和能源的使用。这项工作发表在著名的《自然化学》杂志上。

文章图片

在一个比针头还小的区域内可以合成和分析4万多个不同的分子。该方法是在丹麦通过高度跨学科的研究工作开发出来的，有望大幅减少制药公司的材料、能源和经济成本。
该方法通过使用类似肥皂的气泡作为纳米容器来工作。通过DNA纳米技术，多种成分可以在容器内混合。
【科学探索|新研发的DNA纳米技术有望将疫苗和医药的开发速度提高百万倍】"体积是如此之小，以至于材料的使用可以比作使用一升水和一公斤的材料，而不是所有海洋中的全部水量来测试相当于整个珠穆朗玛峰质量的材料。"哥本哈根大学化学系副教授尼科斯-哈扎基斯（Nikos Hatzakis）说："这是一种前所未有的努力、材料、人力和能源方面的节约" 。
博士生Mette G. Malle说："无限地节省时间、能源和人力，对任何合成开发和药品评估都是根本性的重要。"他是这篇文章的主要作者，目前在美国哈佛大学从事博士后研究。
这项工作是由哥本哈根大学的Hatzakis小组和南丹麦大学的Stefan Vogel副教授合作进行的。该项目得到了Villum基金会卓越中心拨款的支持。由此产生的解决方案被命名为"基于DNA介导的单颗粒组合脂质纳米容器融合"--缩写为SPARCLD 。
这一突破涉及到来自通常相当遥远的学科的元素的整合：合成生物化学、纳米技术、DNA合成、组合化学，甚至还有作为AI（人工智能）学科的机器学习。Nikos Hatzakis解释说："我们的解决方案中没有一个元素是全新的，但它们从未被如此无缝地结合起来。"该方法在短短七分钟内就能提供结果。"我们所拥有的非常接近于现场读出。这意味着人们可以根据读数不断调整设置，从而增加重要的额外价值。我们预计这将是希望实施该解决方案的行业的一个关键因素，"Mette G. Malle说。

文章图片

该项目中的个别研究人员有几个行业合作，但他们不知道哪些公司可能想实施新的高通量方法。"我们必须保守秘密，因为我们不想冒险让其他人在我们之前发表类似的东西。因此，我们不能与工业界或其他可能在各种应用中使用该方法的研究人员进行交谈，"Nikos Hatzakis说。不过，他还是可以说出一些可能的应用："一个安全的赌注是，从事长分子（如聚合物）合成的工业界和学术界团体都可能是第一批采用该方法的人。对于与药物开发有关的配体也是如此。该方法的一个特别的好处是，它可以进一步整合，允许直接增加相关的应用" 。
在这里，例子可以是重要的生物技术工具CRISPR的RNA串，或者是筛选和检测以及合成未来大流行疫苗的RNA的替代方法。
"我们的设置允许将SPARCLD与蛋白质-配体反应的组合后读出相结合，例如那些与CRISPR使用有关的组合。只是，我们还没能解决这个问题，因为我们想先发表我们的方法。"
关于SPARCLD的科学文章将于2022年4月4日发表在著名的《自然化学》杂志上。