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DNA編碼技術助力新藥物研發,讓科學家如同玩化學積木

明日科學
更新於 09月03日12:05 • 發布於 09月03日12:00 • 高 詩豪

你是否想過,科學家們能像玩樂高積木一樣,隨心所欲地組合出無數種化學分子,並迅速找到其中最具療效的藥物?蘇黎世聯邦理工學院(ETH Zurich)的化學家們最近實現了這一夢想,開發出一種名為DNA編碼化學庫(DNA-encoded chemical libraries,DEL)的新技術,讓藥物研發變得像搭積木一樣有趣高效!

這一技術的核心在於,科學家們能夠利用DNA編碼技術,將數十億個不同的化學分子迅速合成並測試。過去,研究人員只能用DEL技術合成幾百萬個小分子,且這些分子的構建塊非常有限。但現在,他們可以合成更大、更複雜的分子,如環狀肽,這些分子在治療中可以針對更多的藥物靶點。

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想像一下,你有一個巨大的化學積木庫,裡面有數十億塊積木,每一塊積木都有自己獨特的形狀和顏色。科學家們將這些積木隨意組合,然後用「魔法掃描儀」(也就是DEL技術)快速篩選出最合適的組合。這樣的組合能完美地嵌入蛋白質的活性中心,或阻止它們與其他分子結合,從而實現治療效果。

這項技術有多麼神奇呢?過去,科學家們只能合成幾百萬種化學分子,而現在,他們可以合成數十億種不同的分子,而且只需短短幾週時間。這意味著,藥物研發的速度和效率將大幅提升,製藥公司可以更快地找到新的治療方法,甚至是針對目前難以治療的疾病。

可在合成過程中自動剔除不完整分子

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科學家們先在一種叫做「磁珠」的小顆粒上製造這些分子,然後用一個方法來確保這些分子是「完整的」。科學家會用兩種方法來釋放這些分子:一種是直接放出來,另一種是經過「自我純化」的過程,確保每個分子都符合設計。在這些圖表中,紅色表示沒有經過純化的分子,而綠色表示經過純化的分子。經過純化後的分子更純淨、更有用,這對製造新藥物非常重要。最後的結果表明,這種自我純化的方法能幫助科學家更準確地得到他們想要的分子。(圖/《科學》)

不僅如此,這項技術還具有「自我清潔」功能。過去,在合成過程中,經常會產生一些「不完整的積木」,這些雜質會隨著合成次數的增加而越來越多。但現在,ETH的科學家們找到了一種方法,可以在合成過程中自動剔除這些不完整的分子,確保最終得到的都是「完美的積木組合」。

這項技術的潛力不僅在於製藥領域,還有助於推動基礎生物學研究。科學家們可以利用這些「積木」來標記並研究細胞中的蛋白質,進一步理解它們的功能,甚至可能發現全新的治療靶點。

為了讓這項技術能更廣泛地應用於製藥和科研,ETH的研究團隊計劃成立一家衍生公司,提供從DEL庫開發到自動化合成和測試的一站式服務。這項突破性技術讓藥物研發變得前所未有地有趣和高效,或許在不久的將來,醫療界將迎來一個「化學積木」的黃金時代!

這項研究刊登在最新一期的《科學》。

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首圖來源: Unsplash/CC0 Public Domain cc By4.0

圖片來源:Science cc By4.0

參考論文:

1.Highly pure DNA-encoded chemical libraries by dual-linker solid-phase synthesisScience

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