צוות מחקר בינלאומי בראשות אוניברסיטת וינה הצליח לפתח גרסה חדשה של אבני בניין RNA עם תגובתיות כימית גבוהה יותר ורגישות לאור. זה יכול להפחית משמעותית את זמן הייצור של שבבי RNA המשמשים במחקר ביוטכנולוגי ורפואי. הסינתזה הכימית של שבבים אלו מהירה פי שניים ויעילה פי שבעה. תוצאות המחקר פורסמו לאחרונה בכתב העת היוקרתי התקדמות המדע.
הופעתם ואישורם של מוצרים רפואיים מבוססי RNA, כמו חיסוני mRNA במהלך מגיפת COVID-19, הביאו את מולקולת ה-RNA לעין הציבור. RNA (חומצה ריבונוקלאית) היא פולימר נושא מידע – תרכובת כימית המורכבת מתת-יחידות דומות – אך עם מגוון מבני ותפקודי גדול בהרבה מ-DNA. לפני כ-40 שנה פותחה שיטה לסינתזה כימית של DNA ו-RNA, שבה ניתן להרכיב כל רצף מ-DNA או אבני בניין RNA באמצעות כימיה של פוספורמידיט. ההרכבה של שרשרת חומצות גרעין מתבצעת צעד אחר צעד באמצעות אבני הבניין הכימיות המיוחדות הללו (פוספורמידיטים). כל אבן בניין נושאת 'קבוצות הגנה' כימיות המונעות תגובות לא רצויות ומבטיחות יצירת חוליה טבעית בשרשרת חומצות הגרעין.
התגברות על אתגרים
שיטה כימית זו משמשת גם בייצור של מיקרו-שבבים (מיקרו-מערכים), שבהם ניתן לסנתז ולנתח מיליוני רצפים ייחודיים בו-זמנית על משטח מוצק בגודל של ציפורן. בעוד שמערכים מיקרו-DNA כבר נמצאים בשימוש נרחב, התאמת הטכנולוגיה למיקרו-מערכי RNA הוכיחה את עצמה כקשה בשל היציבות הנמוכה יותר של ה-RNA.
בשנת 2018, אוניברסיטת וינה הדגימה כיצד ניתן לייצר שבבי RNA בצפיפות גבוהה באמצעות פוטוליטוגרפיה: על ידי מיקום מדויק של קרן אור, ניתן להכין אזורים על פני השטח להצמדה של אבן הבניין הבאה באמצעות תגובה פוטוכימית. למרות שדוח ראשון זה היה ראשון עולמי ונשאר ללא תחרות, השיטה סבלה מזמני ייצור ארוכים, יבול נמוך ויציבות לקויה. גישה זו שופרה כעת מאוד.
פיתוח דור חדש של אבני בניין RNA
צוות מהמכון לכימיה אנאורגנית באוניברסיטת וינה, בשיתוף עם מכון מקס מוסרון לביומולקולות באוניברסיטת מונפלייה (צרפת), פיתח כעת גרסה חדשה של אבני בניין RNA עם תגובתיות כימית גבוהה יותר ורגישות לאור. התקדמות זו מפחיתה משמעותית את זמן הייצור של שבבי RNA, מה שהופך את הסינתזה למהירה פי שניים ופי שבעה ליעילה יותר. ניתן להשתמש בשבבי ה-RNA החדשניים כדי לסנן מיליוני RNAs מועמדים עבור רצפים בעלי ערך עבור מגוון רחב של יישומים.
ייצור מיקרו-מערכי RNA המכילים מולקולות RNA פונקציונליות פשוט לא היה בהישג יד עם ההתקנה הקודמת שלנו, אבל זה עכשיו מציאות עם תהליך משופר זה באמצעות קבוצת ההגנה של פרופיונילוקסימתיל (PrOM).
Jory Lietard, פרופסור עוזר, המכון לכימיה אי-אורגנית, אוניברסיטת וינה
כיישום ישיר של שבבי RNA משופרים אלה, הפרסום מציג מחקר של RNA aptamers, אוליגונוקלאוטידים קטנים הנקשרים ספציפית למולקולת מטרה. נבחרו שני aptamers "מדליקים" המייצרים פלואורסצנטיות עם קשירה לצבע ואלפי גרסאות של aptamers אלו סונתזו על השבב. מספיק ניסוי כריכה בודד כדי לקבל נתונים על כל הגרסאות בו זמנית, מה שפותח את הדרך לזיהוי של aptamers משופרים עם תכונות אבחון טובות יותר.
"שבבי RNA באיכות גבוהה עשויים להיות בעלי ערך במיוחד בתחום הצומח במהירות של אבחון מולקולרי לא פולשני. אפטמרים חדשים ומשופרים של RNA נראים מבוקשים מאוד, כגון אלו שיכולים לעקוב אחר רמות ההורמונים בזמן אמת או לנטר סמנים ביולוגיים אחרים ישירות מזיעה או רוק", אומרת טדייה קקיץ', מועמדת לדוקטורט בקבוצתו של ג'ורי ליטארד.
