یک تیم تحقیقاتی بین‌المللی موفق به توسعه نسخه جدیدی از بلوک‌های سازنده RNA با واکنش‌پذیری شیمیایی و حساسیت نوری بالاتر شده است. این امر می‌تواند زمان تولید تراشه‌های RNA مورد استفاده در تحقیقات بیوتکنولوژیکی و پزشکی را به طور قابل توجهی کاهش دهد. سنتز شیمیایی این تراشه‌ها اکنون دو برابر سریع‌تر و هفت برابر کارآمدتر است.
یک تیم تحقیقاتی بین‌المللی به سرپرستی دانشگاه وین موفق به توسعه نسخه جدیدی از بلوک‌های سازنده RNA با واکنش‌پذیری شیمیایی و حساسیت نوری بالاتر شده است. این امر می‌تواند زمان تولید تراشه‌های RNA مورد استفاده در تحقیقات بیوتکنولوژیکی و پزشکی را به طور قابل توجهی کاهش دهد. سنتز شیمیایی این تراشه‌ها اکنون دو برابر سریع‌تر و هفت برابر کارآمدتر است. نتایج این تحقیق اخیراً در مجله Science Advances منتشر شده است.
ظهور و تأیید محصولات پزشکی مبتنی بر RNA، مانند واکسن‌های mRNA در طول همه‌گیری COVID-19، مولکول RNA را به چشم عموم آورده است. RNA (ریبونوکلئیک اسید) یک پلیمر حامل اطلاعات است — یک ترکیب شیمیایی که از زیرواحدهای مشابه ساخته شده است — اما با تنوع ساختاری و عملکردی بسیار بیشتر نسبت به DNA. حدود ۴۰ سال پیش، روشی برای سنتز شیمیایی DNA و RNA توسعه یافت که در آن هر توالی‌ای می‌تواند از بلوک‌های سازنده DNA یا RNA با استفاده از شیمی فسفورامیدیت مونتاژ شود. مونتاژ یک زنجیره اسید نوکلئیک با استفاده از این بلوک‌های شیمیایی خاص (فسفورامیدیت‌ها) مرحله به مرحله انجام می‌شود. هر بلوک سازنده گروه‌های محافظ شیمیایی دارد که از واکنش‌های ناخواسته جلوگیری می‌کنند و تشکیل پیوند طبیعی در زنجیره اسید نوکلئیک را تضمین می‌کنند.
غلبه بر چالش‌ها
این روش شیمیایی در تولید میکروچیپ‌ها (میکروآرایه‌ها) نیز استفاده می‌شود، جایی که میلیون‌ها توالی منحصر به فرد می‌توانند به طور همزمان بر روی سطحی به اندازه یک ناخن انگشت ساخته و تحلیل شوند. در حالی که میکروآرایه‌های DNA به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند، تطبیق این فناوری با میکروآرایه‌های RNA به دلیل پایداری کمتر RNA دشوار بوده است.
در سال ۲۰۱۸، دانشگاه وین نشان داد که چگونه می‌توان تراشه‌های RNA با تراکم بالا را از طریق فوتولیتوگرافی تولید کرد: با موقعیت‌یابی دقیق یک پرتو نور، می‌توان مناطقی روی سطح را برای اتصال بلوک سازنده بعدی از طریق یک واکنش فوتوشیمیایی آماده کرد. اگرچه این گزارش اولین در نوع خود در جهان بود و همچنان بی‌رقیب باقی مانده است، روش مورد نظر از زمان تولید طولانی، بازده پایین و پایداری ضعیف رنج می‌برد. این رویکرد اکنون به طور قابل توجهی بهبود یافته است.
توسعه نسل جدیدی از بلوک‌های سازنده RNA
یک تیم از مؤسسه شیمی معدنی در دانشگاه وین، با همکاری مؤسسه بیومولکول‌های ماکس موسرون در دانشگاه مونپلیه (فرانسه)، اکنون نسخه جدیدی از بلوک‌های سازنده RNA با واکنش‌پذیری شیمیایی و حساسیت نوری بالاتر توسعه داده است. این پیشرفت به طور قابل توجهی زمان تولید تراشه‌های RNA را کاهش می‌دهد و سنتز را دو برابر سریع‌تر و هفت برابر کارآمدتر می‌کند. تراشه‌های RNA نوآورانه می‌توانند برای غربالگری میلیون‌ها RNA کاندید برای توالی‌های ارزشمند در مجموعه‌ای گسترده از کاربردها استفاده شوند.
“ساخت میکروآرایه‌های RNA حاوی مولکول‌های RNA عملکردی با تنظیمات قبلی ما به سادگی خارج از دسترس بود، اما اکنون با این فرآیند بهبود یافته با استفاده از گروه محافظ پروپیوکسی‌متیل (PrOM) به واقعیت پیوسته است”، نقل شده از جوری لیتارد، استادیار مؤسسه شیمی معدنی.
به عنوان یک کاربرد مستقیم این تراشه‌های RNA بهبود یافته، انتشار شامل مطالعه‌ای از آپتامرهای RNA است، الیگونوکلئوتیدهای کوچکی که به طور خاص به یک مولکول هدف متصل می‌شوند. دو آپتامر “نوری” که پس از اتصال به رنگ تولید فلورسانس می‌کنند، انتخاب شدند و هزاران واریانت از این آپتامرها بر روی تراشه سنتز شدند. یک آزمایش اتصال واحد برای به دست آوردن داده‌ها در مورد همه واریانت‌ها به طور همزمان کافی است، که راه را برای شناسایی آپتامرهای بهبود یافته با خواص تشخیصی بهتر باز می‌کند.
“تراشه‌های RNA با کیفیت بالا می‌توانند به ویژه در زمینه به سرعت در حال رشد تشخیص مولکولی غیرتهاجمی ارزشمند باشند. آپتامرهای RNA جدید و بهبود یافته به شدت مورد نیاز هستند، مانند آنهایی که می‌توانند سطح هورمون‌ها را در زمان واقعی ردیابی کنند یا دیگر نشانگرهای بیولوژیکی را مستقیماً از عرق یا بزاق نظارت کنند”، نقل شده از تادیجا ککیچ، دانشجوی دکتری در گروه جوری لیتارد.
این کار با حمایت مالی مشترک از طرف آژانس ملی تحقیقات/صندوق علم اتریش (برنامه بین‌المللی FWF I4923) انجام شده است.