Chemisch gesynthetiseerde korte DNA-sequenties zijn uiterst belangrijke ingrediënten met talloze toepassingen in onderzoekslaboratoria, ziekenhuizen, en in de industrie, zoals in de methode voor het identificeren van COVID-19. Fosforamidieten zijn noodzakelijke bouwstenen bij de productie van DNA-sequenties, maar ze zijn onstabiel, en snel breken. doctoraat Alexander Sandahl (groep van professor Kurt Gothelf, Universiteit van Aarhus) heeft, in samenwerking met een onderzoeker in de groep van professor Troels Skrydstrup, een nieuwe gepatenteerde manier ontwikkeld om de onstabiele bouwstenen snel en efficiënt te vervaardigen vlak voordat ze worden gebruikt, en zo de DNA-productie te stroomlijnen.

De geproduceerde DNA-sequenties worden ook wel oligonucleotiden genoemd. Deze worden veel gebruikt voor het identificeren van ziekten, voor de vervaardiging van geneesmiddelen op basis van oligonucleotiden, en voor verschillende andere medische en biotechnologische toepassingen.

De grote vraag naar oligonucleotiden vereist daarom een ​​efficiënte geautomatiseerde methode voor hun chemische productie. Dit proces is gebaseerd op fosforamidieten, Dit zijn chemische verbindingen die het nadeel hebben dat ze onstabiel zijn, tenzij ze worden bewaard bij de ideale -20 graden Celsius.

Instrumenten die worden gebruikt voor DNA-synthese zijn niet in staat om de fosforamidieten af ​​te koelen, en bijgevolg is het onvermijdelijk dat sommige ervan degraderen nadat ze aan het instrument zijn toegevoegd.

Ongewenste afbraak van belangrijke ingrediënten vermijden

Professor Kurt Gothelf en professor Troels Skrydstrup leiden elk een onderzoeksgroep in de organische chemie, die hebben samengewerkt om een ​​relatief eenvoudige maar efficiënte technologie te ontwikkelen waarmee de productie van fosforamidieten kan worden geautomatiseerd en rechtstreeks in het instrument voor DNA-synthese kan worden geïntegreerd.

Dit vermijdt zowel de handmatige synthese van deze, die normaal gesproken tot 12 uur zou duren, evenals het probleem van het opslaan van onstabiele fosforamidieten. De groep van Gothelf heeft bijgedragen met hun expertise op het gebied van geautomatiseerde DNA-synthese en de groep van Skrydstrup heeft met hun knowhow bijgedragen aan chemische reacties die plaatsvinden in continu stromende vloeistoffen (stroomchemie).

"Het was een zeer lonende samenwerking die precies een van de kernwaarden van iNANO is, " zegt Kurt Gothelf, die eraan toevoegt "en ik zou Alexander Sandahl ook een groot deel van de eer willen toeschrijven voor het succes van dit project, omdat hij de samenwerking tot stand heeft gebracht en een groot deel van de ideeën voor het project heeft ontwikkeld en gerealiseerd."

De resultaten zijn zojuist gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie .

Bij de methode om fosforamidieten te produceren, nucleosiden (uitgangsmaterialen) worden door een vaste stof (hars) gespoeld, die mogelijk volledig kan worden geïntegreerd in een geautomatiseerd proces in het instrument voor DNA-synthese. De hars zorgt ervoor dat de nucleosiden snel worden gefosforyleerd, waarbij de nucleosiden binnen enkele minuten worden omgezet in fosforamidieten. Van de hars, de fosforamidieten worden automatisch doorgespoeld naar het deel van het instrument dat verantwoordelijk is voor de DNA-synthese.

Dit voorkomt de afbraak van de fosforamidieten, omdat ze voor het eerst worden geproduceerd net voordat ze worden gebruikt (on-demand), op een snellere, efficiëntere, op stroom gebaseerde manier die mogelijk kan worden geautomatiseerd en beheerd door niet-chemici.