עד כה, השלב המוקדם של גילוי התרופות לפיתוח טיפולים חדשים היה אינטנסיבי עלות וגם זמן. חוקרים ב- KIT (מכון טכנולוגי של קרלסרואה) פיתחו כעת פלטפורמה שעליה ניתן היה לסדר פלטפורמה של ננו -פרופלטים מיניאטוריים במיוחד עם נפח של 200 ננו -נוליטרס לכל טיפה – הדומה לגרעין של חול – ומכיל רק 300 תאים למבחן. פלטפורמה זו מאפשרת לחוקרים לסנתז, לאפיין ולבחון אלפי סוכנים טיפוליים באותו שבב, ולחסוך זמן ומשאבים. החוקרים מדווחים על ממצאיהם בכתב העת "Angewandte Chemie" (doi: 10.1002/anie.202507586)
גילוי תרופות לסוכנים טיפוליים חדשים נשען כיום על הקרנות תפוקה גבוהה הכוללות צעדים נפרדים ועתירי משאבים לסינתזה, בדיקה ביולוגית ואפיון של חומרים פעילים חדשים. שיטה זו ניתנת בדרך כלל לרוב רק בחברות התרופות הגדולות, לוקח מספר שנים של פיתוח, נוגעות עלויות של מאות מיליוני יורו, ודורשת כמות גדולה של חומרי גלם.
בפרט, מוסדות מחקר תעשייתיים אקדמיים וקטנים יותר אינם מסוגלים לגייס משאבים אלה. הטכנולוגיה שלנו מסלקת את המחסום הזה ויכולה לפתוח את הדלת עבור שחקנים רבים רבים יותר לתרום לגילוי סמים. "
פרופסור פאבל לויקין מהמכון למערכות ביולוגיות וכימיות של קיט (IBCS)
טיפות קטנות פי 1,000 בהגדרות ניסיוניות
כדי להאיץ את גילוי התרופות לטיפול בסרטן, חוקרים מהמחלקה לחומרים ביו -פונקציונליים בראשות לויקין פיתחו כעת פלטפורמת מערך ננוודרופלט משולבת. "זה משלב את התהליכים הנפרדים בעבר לפיתוח תרופות נגד סרטן חדשות על שבב יחיד – באמצעות זרימת עבודה יחידה וממוזערת", אומר לויקין.
המדענים הצליחו להגדיל את הניסויים על ידי גורם של 1000, כלומר, מהמיקרוליטר ועד טווח ננוליטר. "הודות לגישתנו הישירה לביולוגיה, בה מתבצעות בדיקות ביולוגיות ישירה של המולקולות המסונתזות ללא הכנה מוקדמת, אנו יכולים להפחית את הזמן והמשאבים שהושקעו בסינתזה ולהיקר באופן דרסטי על ידי שימוש רק ב -200 ננוליטר בלבד לכל טיפה ו -300 תאים עבור כל מבחן-דומה לנפח לדגן של חול," אומר לויקין.
החוקרים סינתזו ובדקו מעכבי MEK פוטנציאליים שונים (מעכבי חלבון קינאז המופעלים על ידי מיטוגן) – סוכנים החוסמים את האנזים MEK, המעורב בהתפתחות סוגים שונים של סרטן, כמו סרטן עור וסרטן המעי הגס. מעכב MEK ידוע אחד, Mirdametinib, משמש כבר לטיפול בגידולים נדירים וניתנים לניתוח. בהתבסס על המבנה המולקולרי שלה, קבוצת המחקר ייצרה ספרייה של מעכבי MEK פוטנציאליים. "בשיטת Nanodroplet החדשה, ייצרנו 325 מעכבי MEK פוטנציאליים בשבעה ימים בלבד – וגילינו כי 46 מהם עבדו כמו גם Mirdametinib בבדיקות מעבדה", אומר לויקין.
בדיקות מבוססות תאים בפורמט מיניאטורי
החוקרים בדקו את פעילותן של המולקולות שהופקו לאחרונה באמצעות תאים חיים. "בתהליך זה חקרנו את הכדאיות של קו תאי סרטן המעי הגס HT-29, הפגיע למעכבי MEK", אומרת ליאנה באואר, חוקרת דוקטורט ב- IBCS-FMs ומחברת המובילה של המחקר שפורסם.
לצורך אפיון המולקולות, הצוות השתמש בשיטת MALDI-MSI (ספיחת לייזר/יינון בסיוע מטריצה-הדמיית ספקטרומטריה המונית). טכנולוגיה זו מאפשרת לחוקרים לנתח את ההרכב הכימי של הדגימות ולדמיין את התפלגותם המרחבית. הניתוח נערך בשיתוף עם קבוצת מחקר בהנהגת פרופסור קרסטן הופ מהמרכז לספקטרומטריה המונית וספקטרוסקופיה אופטית (CEMOS) במנהיים (האוניברסיטה הטכנית למדעים יישומיים).
עם המערך החדש, ניתן היה לנתח את כל 325 המוצרים בשילוב, בסך הכל 975 דגימות בודדות, ישירות על השבב. "הצלחנו להראות ששיטה זו פועלת גם בקנה מידה קטן במיוחד עם ננוודרופלטים", מסביר באואר.
על ידי שילוב של סינתזת מולקולות, בדיקות וניתוח על פלטפורמה יחידה, הגישה החדשה עשויה להפוך את גילוי התרופות לתפוקה גבוהה לנגישה יותר למעבדות אקדמיות ולחברות ביוטק קטנות יותר. "זהו צעד גדול לעבר גילוי מהיר יותר, זול יותר ויעיל יותר של תרופות חדשות הנחוצות בדחיפות", אומר לויקין.
