Lanci šećera s montažne linije

Ugljikohidrati se mogu proizvesti potpuno automatski i puno brže

Prava mješavina za ugljikohidrate: Peter. H. Seeberger i njegovi suradnici razvili su potpuno automatski sintetizator ugljikohidrata, postrojenje za sintezu ugljikohidrata, koje također olakšava pronalaženje novih cjepiva. © MPI za koloide i sučelja
čitati naglas

Ugljikohidrati ne samo da pune, već služe i kao osnova za nova cjepiva. Izrada materijala i njihovo testiranje kao cjepiva sada je puno lakša - zahvaljujući automatskom sintisajzeru koji je razvio Max Planck znanstvenik.

Novi uređaj pravi bilo kakve ugljikohidrate iz pojedinih molekula šećera. Budući da ugljikohidrati sjede na omotačima patogena, oni pružaju napadnu točku imunološkom sustavu i korisni su kao cjepiva za ciljanje imunološkog sustava na mikrobe. Gotovo desetak kandidata za cjepivo protiv patogena malarije, između ostalih, već su identificirali istraživače i proizveli ih novim aparatom.

Krompir, riža i tjestenina dugu svoje hranjive vrijednosti škrobu, ugljikohidratima koji se sastoji od mnogih neprestanih molekula šećera. Visoko razgranati ugljikohidrati također mogu biti osnova za nova cjepiva i lijekove protiv malarije, HIV-a i brojnih drugih bolesti.

Metoda bez premca

Peter H. Seeberger s Max Planck instituta za koloide i sučelja, potpuno automatski sintetizator ugljikohidrata, postrojenje za sintezu ugljikohidrata, predstavljeno je na 237. konferenciji Američkog kemijskog društva u Salt Lake Cityju i za to je dobio Claude S Hudsonova nagrada za kemijsku proizvodnju ugljikohidrata Američkog kemijskog društva. Ovim uređajem čak i složene molekule umreženih molekula šećera mogu se proizvesti ciljano u roku od nekoliko sati. Uz dosadašnju uobičajenu tehniku ​​koja je trajala mjesecima ili čak godinama.

"Naša automatizirana tvornica za sintezu trenutno nudi neusporedivu najbržu metodu proizvodnje složenih ugljikohidrata", kaže Seeberger, koja vodi razvoj. "Budući da nisu postojale učinkovite metode za to, biolozi i liječnici koji su koristili ugljikohidrate imali su problem." Često su se čak morali odreći posla jer nisu mogli kupiti opremu za proizvodnju tvari. "Bilo je nerviranje", žali Seeberger - i stvorilo je lijek. prikaz

Znanstvenici koji su željeli napraviti molekule ili proteine ​​DNA imali su sličan problem prije desetljeća - prije nego što su izumljeni automatski DNA i sintetizatori proteina. Ovi su uređaji revolucionirali genetiku i proteomiku. Sintetizer ugljikohidrata mogao bi imati isti učinak na poljima glikohemije i glikobiologije, nazvanim po glikanima ili šećerima, gradivnim elementima ugljikohidrata.

Kao biseri na lancu

Seeberger je već 2001. predstavio prototip koji je razvio na Massachusetts Institute of Technology. U ETH Zurichu njegov je tim daljnji razvoj uređaja. Sada znanstvenici čekaju verziju koja proizvodi potpuno automatske i stoga vrlo brze korisne količine ugljikohidrata, koje su prethodno bile jedva dostupne. Onaj tko želi upravljati novim uređajem također više ne treba biti stručnjak za sintezu ugljikohidrata.

Lanac ili mreže molekula šećera teško je proizvesti zbog njihove složene, razgranate strukture. Stoga danas znanstvenici rade s molekulama koje su ih izolirale iz prirode, umjesto da sintetiziraju molekule korak po korak. Seeberger: "Automatski sintesajzer sastavlja pojedinačne šećere, građevne blokove ugljikohidrata, poput bisera u lancu."

Ugljikohidrati igraju ključnu ulogu u imunološkom sustavu, posebno u obrani tijela od patogenih virusa i bakterija. Većina tih mikroba nosi karakteristične markere ugljikohidrata na svojoj površini. Ovaj ugljikohidrat prepoznaje imunološki sustav kao stranu tvar i koristi antitijela za stvaranje imunološkog odgovora u borbi protiv infekcije. Međutim, često prođe puno vremena, ponekad i predugo prije nego što se dogodi ovaj imunološki odgovor.

2010: klinička ispitivanja cjepivom protiv malarije

"Vakcine treniraju imunološki sustav da otkriva specifične molekule na površini infektivnog organizma i brže reagira", objašnjava Seeberger: S sintesajzerom k U određenom organizmu možemo stvoriti ne samo jedan, već isti broj struktura ugljikohidrata. Zatim se testiraju kako bi se utvrdilo mogu li zaštititi od mikroba. Sintetični ugljikohidrati koji obećavaju zaštitu dovode u pitanje kao osnova novih cjepiva.

Nedavno je Seebergerov tim otkrio na koži ugljikohidrat patogena malarije P. falciparum, koji parazitima omogućuje pristup crvenim krvnim stanicama čovjeka. Ovim otkrićem tim je razjasnio tajnu načina na koji se infekcija događa. S Sintezizatorom ugljikohidrata, grupa je sada razvila cjepivo koje će se testirati u početnim kliničkim ispitivanjima od 2010. godine.

"Prema mojim saznanjima, naše cjepivo je prvo koje je spriječilo malariju", kaže Seeberger. Jer on radi na drugačijem mehanizmu od dosad istraženih pristupa. Cjepivo s ugljikohidratima ne ubija parazita malarije, ali sprečava njegove patogene učinke. Antitijela blokiraju strukture šećera na površini patogena, tako da više ne može prodrijeti u crvene krvne stanice i uzrokovati An mie.

Skoro desetak novih cjepiva

Seebergerova skupina kombinirat će ovo cjepivo s ugljikohidratima s uobičajenim cjepivom na osnovi proteina kako bi stvorila konjugirano cjepivo. Ovo bi također trebalo biti najprikladnije za imunizaciju djece mlađe od dvije godine koja su posebno izložena riziku od infekcije malarijom.

Uz cjepivo protiv malarije, Seeberger i njegovi kolege već su identificirali gotovo desetak drugih tvari koje stimulišu imunološki sustav i koje će se sada dokazati u kliničkim ispitivanjima. Tu se ubrajaju cjepiva protiv virusa AIDS-a ili bakterija koje su rezistentne na antibiotike.

Sekvenciranje kao dodatni problem

Sintetizer ugljikohidrata, koji to omogućuje, lansirat će Seeberger sa startupom Ancora Pharmaceuticals, sa sjedištem u Medfordu, Massachusetts. No, novi je uređaj samo jedan od dva glavna problema koja Seeberger vidi u glikobiologiji: izgradnja složenih molekula.

"Drugi problem je sekvencioniranje, kao u genomici, poput projekta ljudskog genoma ili proteomike", kaže Seeberger. Uostalom, glikobiolozi moraju sintesajzeru reći na koju strukturu mogu povezati pojedinačne molekule šećera. A ove se strukture zasad mogu utvrditi samo s relativno velikim naporom.

"Međutim, nadamo se da će naš sintesajzer u istraživanju ugljikohidrata pokrenuti sličan razvoj kao prvi automatski sintetizator DNA u genetici i biotehnologiji", kaže Seeberger. Naime, nakon što je DNA efikasno konstruirana, metode slijedanja DNA postale su sve učinkovitije.

(idw - Društvo Max Planck, 26.03.2009. - DLO)