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Jul 22, 2023

UC Irvine

Una tecnica trasformativa sostituisce il processo manuale, accelerando la scoperta di nuovi farmaci Irvine, California, 23 agosto 2023 — Un gruppo di ricerca guidato dagli scienziati di Irvine dell'Università della California ha sviluppato

La tecnica trasformativa sostituisce il processo manuale, accelerando la scoperta di nuovi farmaci

Irvine, California, 23 agosto 2023— Un gruppo di ricerca guidato dagli scienziati dell’Università della California, Irvine, ha sviluppato un metodo innovativo per creare in modo rapido ed efficiente vaste raccolte di composti chimici utilizzati nella scoperta di farmaci, sfruttando la potenza dei ribosomi, le molecole presenti in tutte le cellule che sintetizzano proteine ​​e peptidi.

I risultati recentemente pubblicati su ACS Central Science descrivono questa tecnica trasformativa, che potrebbe sostituire l’attuale processo intensivo manuale, accelerando la scoperta di nuovi farmaci che potrebbero influenzare il trattamento di un’ampia gamma di malattie e condizioni.

Le librerie chimiche sono raccolte di molecole che vengono selezionate per identificare quelle con attività promettenti o potenziale terapeutico. Lo screening implica porre la stessa domanda biologica a ciascuna sostanza chimica presente nella libreria sotto forma di un rapido esperimento o test.

"La sintesi e lo screening delle librerie sono i primi passi nella scoperta di nuovi farmaci", ha affermato Brian M. Paegel, professore di scienze farmaceutiche dell'UCI e coautore dello studio. “Questa nuova tecnologia ci consente di sintetizzare librerie di sfere di gel ultraminiaturizzate che contengono ciascuna centinaia di migliaia di copie di un singolo composto dalla libreria. La disposizione di così tante copie di molecole sulle sfere consente agli scienziati di valutare direttamente l’attività biologica di ciascun membro della libreria, una capacità inestimabile nella ricerca di nuovi farmaci”.

Il team ha inventato un nuovo approccio per generare sfere di gel che hanno all’incirca le dimensioni di una cellula umana, ciascuna contenente grandi quantità di ribosomi, un enzima chiamato RNA polimerasi e un nucleo magnetico adornato con DNA, non dissimile dal nucleo di una cellula umana. I nuclei del DNA codificano – o forniscono istruzioni di assemblaggio per – specifiche molecole peptidiche. L’insulina è un esempio di un peptide naturale che è diventato un farmaco.

Imitando il flusso di informazioni genetiche di una cellula, dal DNA all'RNA fino alla sintesi dei peptidi, i ricercatori sono riusciti a localizzare la sintesi dei peptidi geneticamente codificati all'interno di ogni singola sfera di gel. È importante sottolineare che questa tecnica può essere eseguita in parallelo su milioni di perline, ciascuna con un tag di DNA unico, formando un'ampia libreria.

“Anche le perle stesse rappresentano un risultato importante. La sintesi chimica che attualmente dipende da procedure manuali ad alta intensità di lavoro è ora facilitata dal ribosoma, permettendoci di preparare librerie molto grandi utilizzando la natura come ispirazione. Gli scienziati possono ora esplorare un vasto numero di molecole contemporaneamente, facendo avanzare le scoperte farmaceutiche, mentre i nuclei magnetici codificati nel DNA consentono il tracciamento e l’analisi efficiente dei singoli composti”, ha affermato Paegel, che ha anche incarichi nel campo della chimica e dell’ingegneria biomedica.

Questo metodo trova applicazione anche in altri settori, come l’ingegneria enzimatica, lo sviluppo di pesticidi rispettosi dell’ambiente o la creazione di materiali con proprietà fisiche specifiche.

Altri membri del team includevano gli autori co-corrispondenti Christian Cunningham e Alix Chan, entrambi scienziati della Genentech nel sud di San Francisco, e Valerie Cavett, specialista del progetto UCI in scienze farmaceutiche.

Lo studio è stato sostenuto da una sovvenzione del National Institutes of Health con il numero di premio GM140890.

Paegel ha un interesse finanziario significativo nella 1859 Inc., una società di ricerca biotecnologica a San Diego che cerca di commercializzare alcuni aspetti di questo lavoro, e Cunningham e Chan sono azionisti di Roche.

Informazioni sulla campagna Brilliant Future dell'UCI: Lanciata pubblicamente il 4 ottobre 2019, la campagna Brilliant Future mira ad aumentare la consapevolezza e il sostegno all’UCI. Coinvolgendo 75.000 ex studenti e raccogliendo 2 miliardi di dollari in investimenti filantropici, l'UCI cerca di raggiungere nuovi traguardi di eccellenza nel successo degli studenti, nella salute e nel benessere, nella ricerca e altro ancora. La Scuola di Farmacia e Scienze Farmaceutiche svolge un ruolo fondamentale nel successo della campagna. Scopri di più visitando https://brilliantfuture.uci.edu/school-of-pharmacy-and-pharmaceutical-sciences