Нано-капли могут ускорить поиск новых лекарств
Ранняя фаза разработки лекарств до сих пор была затратной и долгой. Исследователи из KIT (Карлсруэский технологический институт) создали платформу, на которой можно размещать миниатюрные нанокапли объемом всего 200 нанолитров на каплю (сравнимо с песчинкой), содержащие всего 300 клеток на тест.
Эта платформа позволяет синтезировать, характеризовать и тестировать тысячи терапевтических агентов на одном чипе, экономя время и ресурсы. Исследование опубликовано в журнале Angewandte Chemie.
В 1000 раз меньше капель в экспериментах
Чтобы ускорить поиск лекарств для терапии рака, ученые разработали интегрированную платформу на основе массива нанокапель. Она объединяет ранее разделенные процессы разработки новых противораковых препаратов на одном чипе, используя единый миниатюризированный рабочий процесс.
Ученым удалось уменьшить масштаб экспериментов в 1000 раз — с микролитрового до нанолитрового диапазона. Благодаря подходу direct-to-biology, когда проводятся прямые биологические тесты синтезированных молекул без предварительной подготовки, удалось резко сократить время и ресурсы на синтез и скрининг, используя всего 200 нанолитров на каплю и 300 клеток на тест.
Исследователи синтезировали и протестировали различные потенциальные ингибиторы MEK (митоген-активируемой протеинкиназы) — агенты, блокирующие фермент MEK, участвующий в развитии разных типов рака, например, кожи и толстой кишки.
На основе молекулярной структуры уже известного ингибитора MEK, мирдаметиниба, исследовательская группа создала библиотеку потенциально новых ингибиторов MEK. «Используя новый метод нанокапель, мы произвели 325 потенциальных ингибиторов MEK всего за семь дней — и обнаружили, что 46 из них работают так же хорошо, как мирдаметиниб, в лабораторных тестах», — говорит профессор Павел Левкин.
Клеточные тесты в миниатюрном формате
Активность вновь произведенных молекул исследовали на живых клетках, изучая жизнеспособность линии клеток рака толстой кишки HT-29, чувствительной к ингибиторам MEK.
Для характеристики молекул команда использовала метод MALDI-MSI (матрично-активированная лазерная десорбция/ионизация — масс-спектрометрическая визуализация). Эта технология позволяет анализировать химический состав образцов и визуализировать их пространственное распределение.
С новым массивом стало возможным проанализировать все 325 продуктов в трех повторностях, всего 975 отдельных образцов, прямо на чипе. Удалось показать, что этот метод работает и в крайне малом масштабе с нанокаплями.
Объединяя синтез молекул, тестирование и анализ на одной платформе, новый подход может сделать высокопроизводительный поиск лекарств более доступным для академических лабораторий и небольших биотех-компаний. «Это большой шаг к более быстрому, дешевому и эффективному открытию новых лекарств, в которых есть острая необходимость», — заключает Левкин.