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Les scientifiques de riz prennent une mesure vers simplifier la fabrication de médicament

Avec beaucoup de dur labeur et un tableau de bord de sel, les scientifiques de Rice University ont pris une mesure vers simplifier la fabrication de médicament.

Pharmacien Christy les Landes de riz et ses collègues rapportés dans les démarches de l'académie nationale des sciences leur stratégie pour rendre polymère la séparation basée sur membrane des protéines plus efficace.

Cela coûte environ $3 milliards pour porter un médicament basé sur une protéine biologique au consommateur. Et autour de moitié de cela peut être parce que la purification est faite par tâtonnement. Des milliards de dollars sont gaspillés chaque année parce qu'il n'y a aucune voie de concevoir predictively un plan de séparation pour une protéine. »

Christy les Landes, pharmacien de riz

Le laboratoire de riz développe des modèles pour prévoir comment l'ajustement du comportement de différentes protéines aux surfaces adjacentes de membrane affectera la séparation.

Par leur recherche, elles ont découvert comment employant le sel pour ajuster deux interactions distinctes entre un support en nylon de phase stationnaire et une protéine modèle, la transferrine, aides rendent des séparations plus efficaces.

Les chercheurs se sont concentrés sur le sel, parce que le « salage » est une opération courante en chromatographie, un procédé industriellement compatible par lequel les éléments dans une solution sont séparés, ou « épuré. » Les filtres peuvent être matériau naturel comme la saleté, des absorbants comme la cellulose ou, de plus en plus, des polymères, y compris le nylon.

« Pensez à ces filtres comme des arrêts le long d'une grande route, » a dit l'évêque de Logan de co-auteur, qui a combiné ses simulations avec des expériences par l'auteur important Nicholas Moringo. Les deux sont les camarades (NSF) licenciés de National Science Foundation au riz.

« Le 1ère étape sépare à l'extérieur les grands équipements, le prochain arrêt prend les camion pick-up, et éventuellement vous êtes juste laissé avec les véhicules normaux que vous voulez, » l'évêque a dit. « Ici, nous parlons de toutes les différentes forces que les différentes composantes indépendantes comme mélange déménage par le fléau. »

Le sel dissous produit les ions solvatisés qui agissent l'un sur l'autre avec des protéines et les ajustent à l'arrêt et agissent l'un sur l'autre avec le fléau de chromatographie ou passent par le fléau. À la fin du salage, la protéine désirée peut être extraite du fléau avec un solvant et être rendue procurable pour d'autres opérations de purification.

Exact comment le sel influence la séparation est juste une question que les chercheurs espèrent répondre par leurs expériences et simulations. « La chose la plus importante que nous avons fait en cet article était de marier des observations de différentes protéines agissant l'un sur l'autre à la surface adjacente en nylon à une compréhension d'exact comment elles agissent l'un sur l'autre, » les Landes ont indiqué. « Nos simulations nous laissent maintenant prévoir les rendements de séparation améliorés dans des conditions réalistes. »

Les chercheurs ont recensé les forces de concurrence sur la surface en nylon qui pourrait être ajustée par concentration en sel. Les observations ont indiqué que les protéines pliées de transferrine ont tendu à sauter à cloche-pied autour du nylon, mais elles dévoilent partiellement une fois fixé à la membrane. Des concentrations plus élevées en sel les dévoilent encore plus, diminuant le tronçonnement et permettant aux interactions de membrane d'améliorer le rendement de séparation.

« Le sel ajuste la distribution de ces deux voies de l'interaction, et il change également la structure de la protéine à la surface adjacente, » les Landes ont indiqué. « Mais elles sont chacune seulement une partie de la concurrence à la micro-échelle qui te donnent suite macroscopique. C'est pourquoi il est si cher d'optimiser le procédé avec le test et erreur. »

« Nous voudrions pouvoir vérifier une bibliothèque des chimies extérieures en conditions différentes dans un coup de feu sur une fiche de transmission de panneau, ainsi nous pouvons recenser les conditions idéales pour la séparation, » Moringo a dit. « Alors nous pouvons employer la simulation pour prévoir quelle réponse combinatoire sur votre frite va être la droite pour optimiser la séparation. »

Cela prendra des années avant que les simulations comportent tous les paramètres possibles, mais c'est un voyage intéressant prendre pour effectuer le médicament concevoir et fabriquer mieux, l'évêque a dit. « Le modèle n'est pas bien assez complexe, et il y a un argument que nous n'allons jamais pouvoir apparier la complexité du procédé de chromatographie, » il a dit. « Mais notre espoir est nous peut obtenir à un fin-assez l'approximation pour commencer à raser hors de certains de ces coûts et pour obtenir plus près d'une solution réelle. »

Les Landes ont noté que les sociétés pharmaceutiques ont maîtrisé leurs techniques actuelles, dans la mesure où elles vont. « Personne ne sait mieux les ingénieurs industriels que comment optimiser un procédé pour obtenir les la plupart des résultats pour la moins somme d'argent, tant que ils les restent sur le circuit ont été suivants pendant 70 années, » il a dit. « Mais nous passons à un circuit transformatif. Est ce pour ce que la recherche universitaire est. »

Les co-auteurs du papier sont des étudiants de troisième cycle de riz Anastasiia Misiura, Nicole Carrejo, Rashad Baiyasi et ventilateur YE ; anciennes élèves Wenxiao Wang et Hao Shen, maintenant un professeur adjoint de la chimie et des biochimies chez l'université de l'Etat de Kent, et le Jacob Robinson, un professeur agrégé d'élém. élect. et ingénierie informatique et de la bio-ingénierie. Les Landes sont un professeur de chimie, d'élém. élect. et d'ingénierie informatique et du bureau d'études chimique et biomoléculaire.

Source:
Journal reference:

Moringo, N.A., et al. (2019) A mechanistic examination of salting out in protein–polymer membrane interactions. Proceedings of the National Academy of Sciences. doi.org/10.1073/pnas.1909860116.