צוות מחקר בינלאומי בראשות אוניברסיטת וינה פיתח גרסה חדשה של אבני בניין RNA עם תגובתיות כימית גבוהה יותר ורגישות לאור, מה שמפחית משמעותית את זמן הייצור של שבבי RNA. (קונספט האמן.) קרדיט: twoday.co.il.com
מדענים משיגים פריצת דרך: סינתזה כימית של צפיפות גבוהה RNA מיקרו-מערכים כעת מהירים ויעילים יותר.
צוות מחקר מאוניברסיטת וינה פיתח אבני בניין מתקדמות של RNA, הכפיל את מהירות הסינתזה ושיפור היעילות פי שבעה. חדשנות זו נותנת מענה לאתגרים בייצור מיקרו-מערכי RNA ומשפרת יישומים בביוטכנולוגיה ובאבחון רפואי, כולל זיהוי של aptamers RNA חדשים.
התקדמות באבני בניין RNA
צוות מחקר בינלאומי בראשות אוניברסיטת וינה הצליח לפתח גרסה חדשה של אבני בניין RNA עם תגובתיות כימית גבוהה יותר ורגישות לאור. זה יכול להפחית משמעותית את זמן הייצור של שבבי RNA המשמשים במחקר ביוטכנולוגי ורפואי. הסינתזה הכימית של שבבים אלו מהירה פי שניים ויעילה פי שבעה. תוצאות המחקר פורסמו לאחרונה בכתב העת היוקרתי התקדמות המדע.
הופעתם ואישורם של מוצרים רפואיים מבוססי RNA, כגון חיסוני mRNA במהלך COVID 19 מגיפה, הביאה את מולקולת ה-RNA לעיני הציבור. RNA (ribonucleic חוּמצָה) הוא פולימר נושא מידע – תרכובת כימית המורכבת מתת-יחידות דומות – אך עם מגוון מבני ותפקודי גדול בהרבה מאשר DNA.
לפני כ-40 שנה פותחה שיטה לסינתזה כימית של DNA ו-RNA, שבה ניתן להרכיב כל רצף מ-DNA או אבני בניין RNA באמצעות כימיה של פוספורמידיט. ההרכבה של שרשרת חומצות גרעין מתבצעת צעד אחר צעד באמצעות אבני הבניין הכימיות המיוחדות הללו (פוספורמידיטים). כל אבן בניין נושאת 'קבוצות הגנה' כימיות המונעות תגובות לא רצויות ומבטיחות יצירת חוליה טבעית בשרשרת חומצות הגרעין.
שבב RNA בגודל מלא בצפיפות גבוהה הוא בערך בגודל של ציפורן ויכול להכיל עד 780,000 רצפי RNA ייחודיים, שכל אחד מהם תופס שטח של ~14 x 14 מיקרומטר. ניתן לאמת את הנוכחות והאיכות של ה-RNA באמצעות תוספת של גדיל DNA משלים עם תג פלואורסצנטי ירוק. קרדיט: טאדיקה קקיץ'
התגברות על אתגרים בייצור RNA Microarray
שיטה כימית זו משמשת גם בייצור של מיקרו-שבבים (מיקרו-מערכים), שבהם ניתן לסנתז ולנתח מיליוני רצפים ייחודיים בו-זמנית על משטח מוצק בגודל של ציפורן. בעוד שמערכים מיקרו-DNA כבר נמצאים בשימוש נרחב, התאמת הטכנולוגיה למיקרו-מערכי RNA הוכיחה את עצמה כקשה בשל היציבות הנמוכה יותר של ה-RNA.
בשנת 2018, אוניברסיטת וינה הדגימה כיצד ניתן לייצר שבבי RNA בצפיפות גבוהה באמצעות פוטוליטוגרפיה: על ידי מיקום מדויק של קרן אור, ניתן להכין אזורים על פני השטח להצמדה של אבן הבניין הבאה באמצעות תגובה פוטוכימית. למרות שדוח ראשון זה היה ראשון עולמי ונשאר ללא תחרות, השיטה סבלה מזמני ייצור ארוכים, יבול נמוך ויציבות לקויה. גישה זו שופרה כעת מאוד.
פיתוח דור חדש של אבני בניין RNA
צוות מהמכון לכימיה אנאורגנית באוניברסיטת וינה, בשיתוף עם מכון מקס מוסרון לביומולקולות באוניברסיטת מונפלייה (צרפת), פיתח כעת גרסה חדשה של אבני בניין RNA עם תגובתיות כימית גבוהה יותר ורגישות לאור. התקדמות זו מפחיתה משמעותית את זמן הייצור של שבבי RNA, מה שהופך את הסינתזה למהירה פי שניים ופי שבעה ליעילה יותר. ניתן להשתמש בשבבי ה-RNA החדשניים כדי לסנן מיליוני RNAs מועמדים עבור רצפים בעלי ערך עבור מגוון רחב של יישומים.
"יצירת מיקרו-מערכים של RNA המכילים מולקולות RNA פונקציונליות פשוט לא הייתה בהישג יד עם ההתקנה הקודמת שלנו, אבל עכשיו היא מציאות עם תהליך משופר זה באמצעות קבוצת ההגנה של פרופיונילוקסימתיל (PrOM)", אומר ג'ורי ליטארד, עוזר פרופסור במכון לכימיה אנאורגנית .
יישומים מעשיים ויתרונות של שבבי RNA משופרים
כיישום ישיר של שבבי RNA משופרים אלה, הפרסום מציג מחקר של RNA aptamers, אוליגונוקלאוטידים קטנים הנקשרים ספציפית למולקולת מטרה. נבחרו שני aptamers "מוארים" המייצרים פלואורסצנטיות עם התקשרות לצבע ואלפי גרסאות של aptamers אלו סונתזו על השבב. מספיק ניסוי כריכה בודד כדי לקבל נתונים על כל הגרסאות בו זמנית, מה שפותח את הדרך לזיהוי של aptamers משופרים עם תכונות אבחון טובות יותר.
"שבבי RNA באיכות גבוהה יכולים להיות בעלי ערך במיוחד בתחום הצומח במהירות של אבחון מולקולרי לא פולשני. aptamers RNA חדשים ומשופרים מבוקשים באופן קריטי, כגון אלו שיכולים לעקוב אחר רמות ההורמונים בזמן אמת או לנטר סמנים ביולוגיים אחרים ישירות מזיעה או רוק", אומרת Tadija Kekić, מועמדת לדוקטורט בקבוצת Jory Lietard.
עבודה זו נתמכה כלכלית על ידי מענק משותף של ה-Agence Nationale pour la Recherche/קרן המדע האוסטרית (FWF International Program I4923).
