स्वचालित tabletop मशीन सकता है विकास में तेजी लाने के लिए उपन्यास दवाओं के इलाज के लिए कैंसर और अन्य बीमारियों — ScienceDaily


कई प्रोटीन उपयोगी होते हैं के रूप में दवाओं के लिए विकारों जैसे मधुमेह, कैंसर, और गठिया. Synthesizing कृत्रिम संस्करणों में इन प्रोटीनों की है एक समय लेने वाली प्रक्रिया की आवश्यकता है कि आनुवंशिक रूप से इंजीनियरिंग रोगाणुओं या अन्य कोशिकाओं का उत्पादन करने के लिए वांछित प्रोटीन.

एमआईटी दवा की दुकानों में तैयार कर लिया है एक प्रोटोकॉल करने के लिए नाटकीय रूप से समय की मात्रा को कम करने के लिए आवश्यक उत्पन्न सिंथेटिक प्रोटीन. अपने टेबलटॉप स्वचालित प्रवाह संश्लेषण मशीन कर सकते हैं स्ट्रिंग के सैकड़ों एक साथ एमिनो एसिड की इमारत ब्लॉकों में प्रोटीन, घंटे के भीतर. शोधकर्ताओं का मानना है कि उनकी नई प्रौद्योगिकी की गति के निर्माण की मांग पर चिकित्सा और नई दवाओं के विकास, की अनुमति है और वैज्ञानिकों के लिए डिजाइन कृत्रिम प्रोटीन को शामिल करके अमीनो एसिड में मौजूद नहीं है कि कोशिकाओं.

“आप डिजाइन सकता है नया वेरिएंट है कि बेहतर जैविक समारोह, का उपयोग करके सक्षम गैर-प्राकृतिक एमिनो एसिड या विशेष संशोधन नहीं कर रहे हैं कि संभव है जब आप का उपयोग प्रकृति के उपकरण बनाने के लिए प्रोटीन कहते हैं,” ब्रैड Pentelute, एक एसोसिएट प्रोफेसर, रसायन विज्ञान के एमआईटी में और अध्ययन के वरिष्ठ लेखक.

एक समाचार पत्र में प्रदर्शित होने में आज विज्ञान, शोधकर्ताओं ने दिखाया है कि वे सकता है रासायनिक उत्पादन कई प्रोटीन श्रृंखलाओं के लिए 164 में अमीनो एसिड की लंबाई सहित, एंजाइमों और वृद्धि कारक है. का एक मुट्ठी के लिए इन सिंथेटिक प्रोटीन, वे प्रदर्शन का एक विस्तृत विश्लेषण दिखा रहा है उनके समारोह के लिए तुलनीय है कि उनके स्वाभाविक रूप से होने वाली समकक्षों.

नेतृत्व कागज के लेखकों रहे हैं, पूर्व एमआईटी postdoc नीना Hartrampf, जो अब एक सहायक प्रोफेसर पर विश्वविद्यालय के ज्यूरिख, एमआईटी स्नातक छात्र Azin Saebi, और पूर्व में एमआईटी तकनीकी एसोसिएट मैकेंज़ी Poskus.

तेजी से पएन

के बहुमत में पाया प्रोटीन मानव शरीर के लिए कर रहे हैं अप करने के लिए 400 अमीनो एसिड लंबे समय तक. Synthesizing की बड़ी मात्रा में इन प्रोटीनों की आवश्यकता पहुंचाने के लिए जीन वांछित प्रोटीन है कि कोशिकाओं के रूप में कार्य में रहने वाले कारखानों. इस प्रक्रिया का इस्तेमाल किया जाता है के लिए कार्यक्रम जीवाणु या खमीर कोशिकाओं का उत्पादन करने के लिए इंसुलिन और अन्य दवाओं के रूप में इस तरह के विकास हार्मोन.

“यह एक समय लेने वाली प्रक्रिया है,” कहते हैं, थॉमस नीलसन के प्रमुख, अनुसंधान रसायन विज्ञान में नोवो नॉर्डिस्क, जो भी है एक अध्ययन के लेखक. “सबसे पहले आप की जरूरत है जीन उपलब्ध है, और आप की जरूरत है पता करने के लिए कुछ के बारे में सेलुलर जीव विज्ञान जीव की तो आप कर सकते हैं इंजीनियर अभिव्यक्ति के अपने प्रोटीन।”

एक वैकल्पिक दृष्टिकोण के लिए प्रोटीन के उत्पादन, पहली प्रस्तावित द्वारा 1960 के दशक में ब्रूस मेरिफील्ड था, जो बाद में सम्मानित किया नोबेल पुरस्कार से रसायन विज्ञान में अपने काम के लिए पर ठोस चरण पेप्टाइड संश्लेषण के लिए है, रासायनिक स्ट्रिंग एमिनो एसिड एक साथ में एक stepwise फैशन में. वहाँ रहे हैं 20 एमिनो एसिड होता है जो जीवित कोशिकाओं का उपयोग का निर्माण करने के लिए प्रोटीन, और तकनीकों का उपयोग का बीड़ा उठाया है द्वारा मेरिफील्ड में, यह एक घंटे के बारे में प्रदर्शन करने के लिए रासायनिक प्रतिक्रियाओं को जोड़ने के लिए आवश्यक एक एमिनो एसिड की एक पेप्टाइड श्रृंखला.

हाल के वर्षों में, Pentelute प्रयोगशाला का आविष्कार किया है एक और अधिक तेजी से विधि प्रदर्शन करने के लिए इन प्रतिक्रियाओं के आधार पर, एक प्रौद्योगिकी के रूप में जाना जाता प्रवाह रसायन विज्ञान. में अपने मशीन, रसायन मिश्रित कर रहे हैं का उपयोग करने के लिए यांत्रिक पंप और वाल्व, और हर कदम के समग्र संश्लेषण वे चक्र के माध्यम से एक गर्म रिएक्टर युक्त एक राल बिस्तर. में अनुकूलित प्रोटोकॉल के गठन, प्रत्येक पेप्टाइड बॉन्ड पर औसत 2.5 मिनट, और पेप्टाइड्स अप करने के लिए 25 एमिनो एसिड लंबे समय से इकट्ठा किया जा सकता है में कम से कम एक घंटे.

निम्नलिखित इस प्रौद्योगिकी के विकास, नोवो नॉर्डिस्क बनाता है, जो कई प्रोटीन दवाओं, में दिलचस्पी बन गया है के साथ काम करने में Pentelute की प्रयोगशाला में synthesize करने के लिए अब पेप्टाइड्स और प्रोटीन. कि प्राप्त करने के लिए, शोधकर्ताओं की जरूरत दक्षता में सुधार करने के लिए प्रतिक्रियाओं के रूप में है कि पेप्टाइड बांड के बीच में अमीनो एसिड श्रृंखला. के लिए प्रत्येक प्रतिक्रिया, उनके पिछले दक्षता की दर के बीच किया गया था 95 और 98 प्रतिशत है, लेकिन अब के लिए प्रोटीन, वे की जरूरत है यह किया जा करने के लिए से अधिक 99 प्रतिशत है ।

“तर्क था अगर हम वास्तव में अच्छा बनाने में पेप्टाइड्स, हम प्रौद्योगिकी का विस्तार करने के लिए बनाने के लिए प्रोटीन,” Pentelute कहते हैं. “विचार है करने के लिए एक मशीन है कि एक उपयोगकर्ता चल सकता है अप करने के लिए और में डाल दिया है एक प्रोटीन अनुक्रम, और यह स्ट्रिंग एक साथ इन अमीनो एसिड में इस तरह के एक कुशल तरीके से पर है कि दिन के अंत में, आप प्राप्त कर सकते हैं प्रोटीन आप चाहते हैं. यह बहुत चुनौतीपूर्ण है, क्योंकि अगर रसायन विज्ञान के पास नहीं है 100 प्रतिशत करने के लिए हर एक कदम के लिए, आप किसी भी प्राप्त नहीं होगा के वांछित सामग्री है।”

को बढ़ावा देने के लिए उनकी सफलता दर और इष्टतम नुस्खा के लिए प्रत्येक प्रतिक्रिया के लिए, शोधकर्ताओं ने प्रदर्शन किया एमिनो एसिड विशेष युग्मन प्रतिक्रियाओं के तहत कई अलग अलग परिस्थितियों में. इस अध्ययन में, वे इकट्ठे एक सार्वभौमिक प्रोटोकॉल हासिल की है कि एक औसत दक्षता 99 प्रतिशत से अधिक के लिए प्रत्येक प्रतिक्रिया है, जो बनाता है एक महत्वपूर्ण अंतर है जब इतने सारे अमीनो एसिड लिंक किया जा रहा है के रूप में बड़े प्रोटीन, शोधकर्ताओं का कहना है.

“यदि आप चाहते हैं बनाने के लिए प्रोटीन, इस अतिरिक्त 1 प्रतिशत वास्तव में सभी फर्क पड़ता है, क्योंकि byproducts जमा और आप की जरूरत है एक उच्च सफलता दर के लिए हर एकल एमिनो एसिड शामिल किया,” Hartrampf कहते हैं.

इस दृष्टिकोण का प्रयोग, शोधकर्ताओं थे synthesize करने में सक्षम है कि एक प्रोटीन होता 164 अमीनो एसिड — Sortase एक, एक बैक्टीरियल प्रोटीन. वे भी उत्पादित proinsulin, एक इंसुलिन अग्रदूत के साथ 86 अमीनो एसिड होता है, और नामक एक एंजाइम लाइसोजाइम, जो 129 अमीनो एसिड होता है, के रूप में अच्छी तरह के रूप में कुछ अन्य प्रोटीन. वांछित प्रोटीन के लिए शुद्ध किया जा और फिर में मुड़ा सही आकार है, जो कहते हैं, एक कुछ अधिक घंटे के लिए समग्र संश्लेषण की प्रक्रिया है । सभी के शुद्ध संश्लेषित प्रोटीन में प्राप्त किया गया milligram मात्रा में कर रही है, के बीच 1 और 5 प्रतिशत की कुल उपज.

औषधीय रसायन विज्ञान

शोधकर्ताओं ने यह भी परीक्षण की जैविक कार्यों के उनके पांच सिंथेटिक प्रोटीन और पाया है कि वे करने के लिए तुलनीय थे उन के जैविक रूप से व्यक्त की वेरिएंट.

की क्षमता के लिए तेजी से उत्पन्न किसी भी वांछित प्रोटीन अनुक्रम सक्षम होना चाहिए तेजी से दवा के विकास और परीक्षण के बाद, शोधकर्ताओं का कहना है. नई प्रौद्योगिकी भी अनुमति देता है एमिनो एसिड अन्य की तुलना में 20 द्वारा इनकोडिंग के डीएनए जीवित कोशिकाओं में शामिल होने के लिए प्रोटीन, बहुत विस्तार संरचनात्मक और कार्यात्मक विविधता के संभावित प्रोटीन दवाओं है कि बनाया जा सकता है.

“यह जिस तरह फ़र्श के लिए एक नए क्षेत्र के प्रोटीन औषधीय रसायन विज्ञान,” नीलसन कहते हैं । “इस प्रौद्योगिकी वास्तव में पूरक क्या उपलब्ध है के लिए दवा उद्योग के लिए नए अवसर प्रदान करने के लिए तेजी से खोज की पेप्टाइड और प्रोटीन आधारित जैवऔषधीय.”

शोधकर्ताओं ने अब कर रहे हैं पर काम कर रहा है और आगे तकनीक में सुधार के इतना है कि यह कर सकते हैं इकट्ठा प्रोटीन चेन अप करने के लिए 300 अमीनो एसिड लंबे समय तक. वे भी काम कर रहे हैं पर स्वचालित पूरे विनिर्माण प्रक्रिया है, इसलिए है कि एक बार प्रोटीन संश्लेषित है, दरार, शुद्धि, और तह कदम भी हो बिना किसी भी मानवीय हस्तक्षेप की आवश्यकता है ।



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