Kỹ thuật nano DNA mà tất cả các hãng dược phẩm đều phải thèm khát

Nếu bạn chưa biết, thì để tìm kiếm các dược phẩm như vắc-xin mới, các công ty sdược thường xuyên phải sàng lọc hàng ngàn phân tử về hoá học và sinh học.

Quá trình "quét và sàng lọc" này cho phép họ xác định khoảng vài chục ứng viên có tiềm năng, sau đó mới tiến hành các sự thử nghiệm chuyên sâu hơn để tìm ra được loại thuốc được đánh giá là "lý tưởng" trong hàng chục loại hợp chất đó.

Về lý thuyết, vấn đề này giống như cách mà quân đội sàng lọc hàng chục vạn ứng viên của mình, qua từng vòng sơ tuyển và đặc tuyển để tìm ra một siêu chiến binh duy nhất, một "Captain America" hay một "Winter Soldier".

Thật may là trong quân đội, những ứng viên có thể trả lời trực tiếp cho người tuyển chọn. Với các hợp chất thì khác, chúng không thể lên tiếng như vậy.

Do đó, công việc của các kỹ sư sinh hóa là phải tưới các hợp chất này qua hàng ngàn chiếc ống nghiệm, với hàng trăm thí nghiệm khác nhau trước khi biết hợp chất đó có phù hợp để chế tạo ra thuốc hay không.

Quá trình này không chỉ mất thời gian và công sức, mà còn tiêu tốn rất nhiều loại hoá chất đắt tiền. Bây giờ, một nhóm các khoa học gia liên ngành ở Đan Mạch đã phát minh được một phương pháp sàng lọc mới được gọi là "phản ứng tổng hợp chất chứa nano lipidic tổ hợp hạt đơn dựa trên phản ứng tổng hợp qua trung gian DNA", viết tắt là SPARCLD.
https://genk.mediacdn.vn/139269124445442048/2022/4/5/photo-1649156877316-1649156877652658505355.jpeg
SPARCLD cho phép các thí nghiệm hóa sinh có thể diễn ra trên quy mô nano. Cụ thể, hơn 40,000 phân tử hoá học có thể được tổng hợp và phân tích trên một khu vực nhỏ chỉ bằng đầu của một chiếc tăm xỉa răng.

Đúng vậy, bạn không nghe lầm đâu, là đầu của một chiếc tăm hoặc đầu của một cây kim. Bởi vì ở kích thước nano, mọi thứ đều thật nhỏ bé, 1 nm có kích thước bằng 1 phần triệu của 1 mét, hay nhỏ hơn 1 mm 1.000 lần.

Trong phương pháp của giới nghiên cứu ở Đan Mạch, họ sẽ tạo ra những bong bóng nano rất bé nhỏ, chúng có thể hoạt động thay thế cho những ống nghiệm thông thường. Với kỹ thuật nano DNA, nhiều thành phần hóa học có thể được trộn lẫn với nhau trong các ống nghiệm siêu nhỏ này, và cho phép các thí nghiệm sàng lọc hợp chất diễn ra trong thế giới nanomet.

"Do thể tích rất rất nhỏ, số lượng vật liệu tiết kiệm được có thể được ví như thay vì dùng tất cả nước trong các đại dương thì giờ chỉ cần 1 lít, thay vì sử dụng cả một ngọn núi như đỉnh Everest thì giờ chỉ cần 1 kg", Nikos Hatzakis, Phó Giáo sư tại Khoa Hóa học, Đại học ở Copenhagen, cho biết.
https://genk.mediacdn.vn/thumb_w/640/139269124445442048/2022/4/5/415572022912figahtml-1649156912076521921392.png
SPARCLD có thể cho ra hàng ngàn kết quả thí nghiệm chỉ trong vòng 7 phút.
Tất cả các công ty dược phẩm đều khao khát có nó
Như đã nói ở trên, kỹ thuật SPARCLD được phát minh bởi một nhóm các khoa học gia liên ngành. Công trình được dẫn dắt bởi phó giáo sư Hatzakis và phó giáo sư Stefan Vogel đến từ trường Đại học ở phía Nam Đan Mạch.

Nhờ có sự tham gia của hàng chục khoa học gia khác đến từ nhiều lĩnh vực khác nhau, từ hóa sinh tổng hợp, kỹ thuật nano, tổng hợp DNA, hóa học tổng hợp và thậm chí cả kỹ thuật máy học (Machine Learning), một nhánh của trí tuệ nhân tạo (AI).

SPARCLD đã đánh dấu ra một bước tiết kiệm chưa từng có về công sức, vật liệu cũng như nhân lực và năng lượng. Vì chi phí kinh tế tối thiểu đó, các hãng dược phẩm lớn bây giờ chắc chắn sẽ để ý đến nó.

Mette G. Malle, một ứng viên tiến sĩ tại Đại học Harvard, Hoa Kỳ tham gia vào dự án cho biết: "Bất cứ bạn đang phát triển, tổng hợp hay đánh giá một loại dược phẩm nào, việc rút ngắn được thời gian, tiết kiệm năng lượng và nhân lực sẽ rất quan trọng và ý nghĩa lớn lao".

Hơn nữa kết quả mà các thí nghiệm trên SPARCLD cho ra cũng rất nhanh, chỉ mất trung bình khoảng 7 phút. "Chúng tôi nghĩ đây là yếu tố chính để cho ngành dược phẩm đế mắt và muốn triển khai nó nhanh chóng trong thực tế", Malle nói.

Nhưng nhóm nghiên cứu không cho biết cụ thể là họ đã có được liên lạc bởi công ty dược phẩm nào hay không.
https://genk.mediacdn.vn/139269124445442048/2022/4/5/photo-1649157260850-16491572612721510223645.jpegPhó giáo sư Nikos Hatzakis tại Khoa Hóa học, Đại học Copenhagen.
"Chúng tôi phải giữ kín mọi thứ vì chúng tôi không muốn mạo hiểm để người khác xuất bản điều gì đó tương tự trước chúng tôi. Vì vậy, chúng tôi không thể tham gia vào các cuộc trò chuyện với ngành dược phẩm hoặc với các nhà nghiên cứu khác cũng đang mong muốn sử dụng phương pháp này trong các ứng dụng khác nhau của họ", phó giáo sư Hatzakis nhấn mạnh.

Tuy nhiên, ông ấy có thể kể tên một số ứng dụng khả thi: "Tôi có thể nói khá chắc là các nhóm kỹ nghệ dược phẩm và nhóm nghiên cứu học thuật lcó iên quan đến tổng hợp phân tử dài như polyme là những người đầu tiên có khả năng áp dụng phương pháp này".

Theo mô tả của ông Hatzakis, các công ty muốn tổng hợp phân tử dài sẽ bao gồm những công ty dược phẩm làm việc với vắc-xin RNA và các kỹ thuật sinh học quan trọng như chỉnh sửa gene CRISPR. Đó sẽ là nơi mà SPARCLD tỏ ra có hửu ích trước nhất.

Toàn bộ công trình này đã được đăng trên tạp chí Nature Chemistry.

Tham khảo: Phys