Wetenschappers van de Universiteit van Manchester hebben een efficiëntere en duurzamere manier ontdekt om op peptiden gebaseerde medicijnen te maken, wat een veelbelovende effectiviteit laat zien bij de bestrijding van kanker.
Peptiden bestaan uit kleine ketens van aminozuren, die tevens de bouwstenen van eiwitten zijn. Peptiden spelen een cruciale rol in ons lichaam en worden in veel medicijnen gebruikt om ziekten zoals kanker, diabetes en infecties te bestrijden. Ze worden ook gebruikt als vaccins, nanomaterialen en in vele andere toepassingen. Het maken van peptiden in het laboratorium is momenteel echter een ingewikkeld proces waarbij sprake is van chemische synthese, waarbij veel schadelijk afval ontstaat dat schadelijk is voor het milieu.
In een nieuwe doorbraak, gepubliceerd in het tijdschrift Nature Chemical Biology, hebben wetenschappers uit Manchester een nieuwe familie van ligase-enzymen ontdekt – een soort moleculaire lijm die kan helpen korte peptidesequenties eenvoudiger en robuuster samen te stellen, waardoor aanzienlijk grotere hoeveelheden peptiden worden verkregen in vergelijking met conventionele peptiden. methoden.
De doorbraak zou een revolutie teweeg kunnen brengen in de productie van behandelingen voor kanker en andere ernstige ziekten, waardoor een effectievere en milieuvriendelijkere productiemethode zou ontstaan.
Professor Jason Micklefield, die het team aan de Universiteit van Manchester leidde, zei: “Met behulp van onze nieuwe ligase-enzymen kunnen we in één proces peptiden met veelbelovende antikankeractiviteit produceren met uitstekende opbrengsten. Voorheen werden dit soort peptiden met veel lagere opbrengsten geproduceerd door een zeer moeizaam chemisch syntheseproces van 10 tot 12 stappen. Door verschillende ligasen samen te combineren in een enkele cascadereactie, kunnen we veel verschillende peptiden maken.”
Wetenschappers werken al jaren aan nieuwe manieren om peptiden te produceren. De meeste bestaande technieken zijn gebaseerd op complexe en zwaar beschermde aminozuurvoorlopers, giftige chemische reagentia en schadelijke vluchtige organische oplosmiddelen, waardoor grote hoeveelheden gevaarlijk afval ontstaan. De huidige methoden brengen ook hoge kosten met zich mee en zijn moeilijk op te schalen, wat resulteert in beperkte en dure voorraden van belangrijke peptidegeneesmiddelen.
Het team in Manchester zocht naar nieuwe ligase-enzymen die betrokken zijn bij de biologische processen die natuurlijke peptiden in eenvoudige bacteriën samenstellen. Ze isoleerden en karakteriseerden deze ligasen met succes en testten ze in reacties met een breed scala aan aminozuurvoorlopers. Door de sequenties van de bacteriële ligase-enzymen te analyseren, identificeerde het team vele andere clusters van ligasen die waarschijnlijk betrokken zijn bij andere peptideroutes.
Het onderzoek biedt een blauwdruk voor hoe in de toekomst peptiden, waaronder belangrijke medicijnen, kunnen worden gemaakt.
Dr. Guangcai Xu, die ook aan het project werkte, zei: “De ligasen die we hebben ontdekt, bieden een zeer schone en efficiënte manier om peptiden te produceren. Door de beschikbare genoomsequentiegegevens te doorzoeken, hebben we veel soorten verwante ligase-enzymen gevonden. We zijn ervan overtuigd dat we met behulp van deze ligasen langere peptiden kunnen samenstellen voor een reeks andere therapeutische toepassingen.”
Na de ontdekking zal het team nu de nieuwe ligase-enzymen optimaliseren om hun output voor peptidesynthese op grotere schaal te verbeteren. Ze zijn ook samenwerkingen aangegaan met een aantal van de beste farmaceutische bedrijven om te helpen bij het uitrollen van de nieuwe ligase-enzymtechnologieën voor de productie van toekomstige peptidetherapieën.
Bron: University of Manchester