Портативные биологические фабрики создают фармацевтические препараты

Гранулы из лиофилизированных молекулярных компонентов позволяют "просто добавить воды" для создания разнообразных соединений без необходимости охлаждения. Эта портативная и недорогая платформа, предназначенная для помощи людям вдали от больниц или даже астронавтам на космической станции, может позволить создавать фармацевтические препараты, специализированные терапии и экспериментальные биомолекулы. Технология, разработанная исследователями из Гарварда и MIT, представлена 22 сентября в журнале Cell.

Вместо лиофилизации конечных молекул и их регидратации лаборатория Коллинза лиофилизирует молекулярный механизм для транскрипции и трансляции, который затем превращается в реакционные гранулы. После добавления воды для регидратации гранул молекулярный механизм приступает к созданию желаемой конечной молекулы.

Технология применима в самых разных областях. Например, поскольку антитела всё чаще используются для лечения микробных инфекций и заболеваний — от рака до иммунных расстройств, — исследователи использовали свою систему для создания портативного модульного набора инструментов для создания дизайнерских антител против различных мишеней, связанных с болезнями. Это включало антитело, способное нейтрализовать бактерии C. difficile, вызывающие смертельные инфекции у людей, и другое, способное нацеливаться и убивать клетки рака молочной железы.

Исследователи также изучили возможность производства вакцин на месте, протестировав способность гранул синтезировать вакцину против дифтерии. Эта вакцина чувствительна как к нагреванию, так и к замораживанию, что затрудняет её хранение и глобальное распространение, поэтому возможность быстрого синтеза на месте стала бы важным достижением. Учёные обнаружили, что вакцина, синтезированная с помощью гранул, способна вызывать защитный ответ у мышей.

Новый подход к биомолекулярному производству стоит в среднем $0.03 за микролитр, что примерно в 10 раз дешевле его коммерческого аналога, хотя точная стоимость может варьироваться в зависимости от производимых молекул. Реакционные гранулы можно транспортировать при комнатной температуре, что может решить проблемы, с которыми сталкиваются врачи и учёные при отсутствии адекватных холодильных установок. Кроме того, поскольку для большинства применений гранулы имеют простые инструкции по использованию — "просто добавьте воды", — для терапевтического использования потребуется очень мало обучения.

Команда Коллинза оптимистично оценивает другие потенциальные применения этой технологии, включая футуристические варианты для длительного медицинского лечения во время космических путешествий. Хотя Коллинз признаёт, что масштабируемость может быть проблемой для определённых молекул, не сразу поддающихся процессу лиофилизации, его команда обсуждает следующие шаги с этой технологией.

Помимо расширения процесса для работы с более сложными молекулами, его лаборатория стремится адаптировать платформу для использования в полевых условиях, расширить её применение для образовательных целей и определить, как технология может быть использована для производства дополнительных малых молекул.