Πώς το DNA θα μπορούσε να μετασχηματίσει την παραγωγή φαρμάκων

Ερευνητές από τη Σιγκαπούρη ανέπτυξαν μια καινοτόμο μέθοδο αξιοποίησης του DNA, η οποία θα μπορούσε να κάνει την παραγωγή φαρμάκων πιο απλή, καθαρή και φιλική προς το περιβάλλον. Το DNA, εκτός από τον ρόλο του ως φορέα της γενετικής πληροφορίας, μπορεί να λειτουργήσει και ως εργαλείο για την αποδοτικότερη παραγωγή φαρμάκων. Συγκεκριμένα, ορισμένες περιοχές του DNA — γνωστές ως φωσφορικές ομάδες — δρουν σαν μικροσκοπικά «χέρια» που καθοδηγούν τις χημικές αντιδράσεις ώστε να σχηματίζεται η σωστή κατοπτρική εκδοχή ενός μορίου.

Πολλά φάρμακα είναι χειρόμορφα — δηλαδή υπάρχουν σε δύο κατοπτρικές μορφές, όπως τα δεξί και αριστερό χέρι. Αυτές οι δύο μορφές μπορεί να δρουν πολύ διαφορετικά μέσα στο σώμα: η μία μπορεί να θεραπεύει αποτελεσματικά, ενώ η άλλη να είναι ανενεργή ή ακόμη και επιβλαβής. Η παραγωγή μόνο της επιθυμητής μορφής αποτελεί μεγάλη πρόκληση για τη φαρμακευτική βιομηχανία. Η νέα μέθοδος υπόσχεται να κάνει τη διαδικασία πιο απλή, καθαρή και φιλική προς το περιβάλλον.

Πώς οι φωσφορικές ομάδες του DNA καθοδηγούν τις χημικές αντιδράσεις

Στους ζωντανούς οργανισμούς, το DNA και οι πρωτεΐνες προσελκύονται φυσικά: οι φωσφορικές ομάδες του DNA φέρουν αρνητικό φορτίο, ενώ πολλά αμινοξέα είναι θετικά φορτισμένα. Η ερευνητική ομάδα από το Εθνικό Πανεπιστήμιο της Σιγκαπούρης (NUS) αναρωτήθηκε αν αυτή η ηλεκτροστατική έλξη θα μπορούσε να ελεγχθεί εργαστηριακά ώστε να κατευθύνει χημικές αντιδράσεις με ακρίβεια. Ο στόχος της ήταν να διαπιστώσουν αν το DNA μπορεί να βοηθήσει τα μόρια ώστε να αντιδρούν με προβλέψιμο και στοχευμένο τρόπο.

Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι ορισμένες φωσφορικές ομάδες του DNA μπορούν να προσελκύουν θετικά φορτισμένα μόρια κατά τη διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης, βοηθώντας τα να ευθυγραμμιστούν σωστά. Η διαδικασία αυτή, που ονομάζεται «ion pairing», κρατά τα μόρια κοντά και στη σωστή θέση, ώστε να σχηματίζεται μόνο η μορφή του μορίου που επιθυμούν οι επιστήμονες. Η ομάδα έδειξε ότι το φαινόμενο αυτό επιβεβαιώθηκε σε πολλές διαφορετικές χημικές αντιδράσεις, αποδεικνύοντας ότι το DNA μπορεί να λειτουργήσει ως φυσικός οδηγός μοριακής κατεύθυνσης.

Η μέθοδος «PS Scanning»

Για να εντοπίσουν ποια φωσφορικά σημεία ήταν υπεύθυνα για αυτή τη μοναδική ικανότητα, οι ερευνητές ανέπτυξαν μια νέα πειραματική τεχνική που ονόμασαν «PS scanning». Αντικαθιστούσαν συστηματικά μεμονωμένες φωσφορικές ομάδες του DNA με παρόμοια υποκατάστατα και επαναλάμβαναν τις αντιδράσεις. Όταν η αντικατάσταση οδηγούσε σε μειωμένη εκλεκτικότητα, αυτό σήμαινε ότι το συγκεκριμένο σημείο του DNA έπαιζε κρίσιμο ρόλο.

Για να επιβεβαιώσουν τα ευρήματά τους, συνεργάστηκαν με τον καθηγητή Τσανγκ Σινγκλόνγκ από το Κινεζικό Πανεπιστήμιο του Χονγκ Κονγκ, ο οποίος χρησιμοποίησε υπολογιστικές προσομοιώσεις για να επαληθεύσει τα πειραματικά αποτελέσματα.

«Η φύση δεν χρησιμοποιεί ποτέ τις φωσφορικές ομάδες του DNA ως καταλύτες, αλλά εμείς δείξαμε ότι, αν σχεδιαστούν σωστά, μπορούν να λειτουργήσουν σαν τεχνητά ένζυμα» εξήγησε ο Τσου Ρου Γι, επικεφαλής της μελέτης.

Η ανακάλυψη αυτή θα μπορούσε να καταστήσει την παραγωγή φαρμάκων πιο βιώσιμη και αποδοτική, ιδιαίτερα στην παρασκευή σύνθετων και υψηλού κόστους σκευασμάτων. Η ομάδα σχεδιάζει να συνεχίσει την έρευνα, διερευνώντας πώς οι φωσφορικές ομάδες του DNA μπορούν να αξιοποιηθούν για τη σχεδίαση και παραγωγή χειρόμορφων ενώσεων — ανοίγοντας τον δρόμο για τη νέα γενιά φαρμάκων.

Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Nature Catalysis.

ΠΗΓΗ: Science Daily