مسیر یافتن داروهای جدید و نجاتبخش، همواره یک وظیفه بزرگ و دشوار بوده که نیازمند زمان، منابع و سرمایهگذاری مالی هنگفتی است. این موضوع به طور سنتی، اکتشافات دارویی پیشرفته را به شرکتهای بزرگ داروسازی محدود کرده است. با این حال، یک پیشرفت انقلابی از سوی موسسه فناوری کارلسروهه (KIT) قرار است این چشمانداز را به کلی تغییر دهد.
پژوهشگران در KIT یک پلتفرم نوآورانه طراحی کردهاند که کل فاز اولیه کشف دارو را بر روی یک تراشه واحد کوچکسازی میکند. هسته اصلی این فناوری در استفاده از نانوقطرات فوقالعاده کوچک نهفته است که هر کدام تنها ۲۰۰ نانولیتر حجم دارند — تقریباً به اندازه یک دانه شن. هر یک از این قطرات کوچک به عنوان یک آزمایشگاه مستقل عمل میکند و حدود ۳۰۰ سلول را برای آزمایش در خود جای میدهد.
این پلتفرم آرایه نانوقطرهای یکپارچه، فرآیندهایی را که زمانی مجزا و پرزحمت بودند، به طرز ماهرانهای با هم ترکیب میکند: سنتز ترکیبات شیمیایی جدید، آزمایش بیولوژیکی بر روی سلولهای زنده، و توصیف دقیق این داروهای بالقوه. با انجام هزاران آزمایش به طور همزمان روی یک تراشه، این تیم به کاهش مقیاس شگفتانگیز ۱۰۰۰ برابری دست یافته و از میکرولیتر به نانولیتر رسیده است.
پروفسور پاول لوکین از موسسه سیستمهای بیولوژیکی و شیمیایی (IBCS) در KIT توضیح میدهد: «فناوری ما این مانع را برطرف میکند و میتواند در را برای بازیگران بسیار بیشتری باز کند تا در کشف دارو مشارکت داشته باشند.» این رویکرد «مستقیم به زیستشناسی»، که در آن مولکولهای سنتز شده بلافاصله و بدون آمادهسازی گسترده آزمایش میشوند، به شدت زمان توسعه و مصرف مواد خام با ارزش را کاهش میدهد.
برای نمایش قدرت این پلتفرم، تیم تحقیقاتی بر روی توسعه درمانهای جدید سرطان تمرکز کرد. آنها مهارکنندههای MEK را هدف قرار دادند، دستهای از داروها که آنزیمی دخیل در سرطانهایی مانند سرطان پوست و روده بزرگ را مسدود میکنند. با تکیه بر ساختار یک مهارکننده شناخته شده به نام میردامتینیب، آنها کتابخانهای از داروهای بالقوه جدید ایجاد کردند. در یک شاهکار قابل توجه، آنها ۳۲۵ مهارکننده بالقوه MEK را تنها در هفت روز تولید کردند. آزمایشهای بعدی نشان داد که ۴۶ مورد از این ترکیبات جدید به اندازه میردامتینیب مؤثر بودند.
لیانا بائر، پژوهشگر دکترا در IBCS و نویسنده اصلی این مطالعه که در مجله Angewandte Chemie منتشر شده است، گفت: «ما زنده ماندن رده سلولی سرطان روده بزرگ HT-29 را که به مهارکنندههای MEK حساس است، بررسی کردیم.» تجزیه و تحلیل شیمیایی مولکولها مستقیماً روی تراشه با استفاده از تصویربرداری طیفسنجی جرمی پیشرفته (MALDI-MSI) و با همکاری تیم پروفسور کارستن هوپف در دانشگاه علوم کاربردی مانهایم انجام شد. این امر امکان تجزیه و تحلیل سریع تمام ۹۷۵ نمونه (۳۲۵ ترکیب به صورت سه تکرار) را فراهم کرد.
با یکپارچهسازی سنتز، آزمایش و تجزیه و تحلیل در یک گردش کار واحد و کوچکشده، این فناوری فرآیند کشف دارو را دموکراتیک میکند. این امر به آزمایشگاههای دانشگاهی و شرکتهای بیوتکنولوژی کوچکتر قدرت میدهد تا رقابت کرده و نوآوری کنند و جستجو برای داروهای ضروری را تسریع بخشند. همانطور که پروفسور لوکین اشاره میکند: «این یک گام بزرگ به سوی کشف سریعتر، ارزانتر و کارآمدتر داروهای جدیدی است که به شدت مورد نیاز هستند.»
منبع: موسسه فناوری کارلسروهه