Világszínvonalú, gyors és költséghatékony
AZ ELTE KÉMIKUSAI PEPTIDKÉMIAI MÓDSZERT FEJLESZTETTEK TOVÁBB POLIPEPTIDEK ÉS FEHÉRJÉK ELŐÁLLÍTÁSÁRA
![Világszínvonalú, gyors és költséghatékony](https://ttk.elte.hu/media/09/b7/0aadff6d67c8d37c0f45bf983c75885024c3aaab37b371a10b886c161aa2/chem-lab-6-thumb.jpg?v202209270307)
Dr. Perczel András, az ELTE Szint Plusz Tématerületi Kiválósági Program egyik vezetője és kutatótársai, Dr. Farkas Viktor laborvezető és Ferentzi Kristóf évek óta tanulmányozza a nanotechnológia, biotechnológia és gyógyszeripar területén is nélkülözhetetlen szilárdfázisú polipeptid szintézisek konkurens módszereit. Most az ELTE-n működő, 2019. nyarán indult kiválósági program keretében olyan egyedülálló és a világ élvonalával versenyző áramlásos kémiai módszert fejlesztettek tovább, amellyel a polipeptidek és 30-50 aminosav láncú fehérje részek gyors, hatékony, tiszta előállítására képesek.
Új módszer kellett
A hasonló mérettartományú polipeptideket és fehérje-fragmenseket élősejtes expresszióval csak körülményesen, úgynevezett fúziós rendszerekben lehetett előállítani. Ráadásul a szokásos bakteriális rendszerekbe csak a természetes 20 fehérjeépítő aminosav volt beépíthetők. A kémiai totálszintézis ugyanakkor komoly kutatói, fejlesztői és ipari kihívást jelent mind a mai napig. A több mint 40 éve kifejlesztett szilárdfázisú peptidszintetikus eljárások költségesek, időigényesek és esetenként jelentős környezeti terhelést jelentenek a kényszerűen nagy feleslegben használt reagensek és szerves oldószerek miatt. A szintézis időigényessége, a magasabb költségek és a környezetet károsító vegyszerek negatív hatása komoly hátrány. Egy-egy aminosav manuális beépítése gyakran nagy mennyiségű szerves oldószer felhasználásával történik és akár 2-3 órát is igénybe vehet, a 6-9 szeres reagensfelesleg mellett.
A szilárdfázisú peptidszintézis folyamatábrája.
Újítás a peptidkémiában
Az ELTE szerkezeti kémikusai által továbbfejlesztett áramlásos kémiai eljárás a most közzétett finomhangolt protokollnak köszönhetően igazi áttörést hordozhat.
- Gyors - akár 7,5 perc/aminosav ciklusidővel szintetizálhatjuk a kívánt polipeptidet vagy fehérje részletet.
- Környezetkímélő és takarékos - mivel az eljárásban a lehető legkevesebb oldószer- és reagens-felesleget használunk, ezért az egyszerre anyag és reagens takarékos, tehát kellően környezetkímélő.
- Automatizálható és optimalizálható - magas fokon automatizálható, bármilyen egzotikus aminosav is beépíthető, a kémiai tulajdonságok függvényében minden lépés akár egyedileg optimálható.
A kereskedelmi forgalomban kapható, HPLC elemekből felépített, áramlásos kémiai szintetizátort, az ELTE Kémiai Intézetében évek munkájával finomhangolták. Az általuk kidolgozott eljárás a legjózanabb kompromisszumot kínálja a szintézisidő, a működési költség, az anyagtisztaság és a környezetvédelem változói mentén. Módszerüket az ipari partnerük, a speciális modulokból készüléket építő Metalon Kft munkatársainak bevonásával is tesztelték.
Smart peptide chemistry in flow
A most kifejlesztett módszer, az SPF-ELTE (smart peptide chemistry in flow-ELTE) során használt szintetizátor bekerülési költsége a lehető legalacsonyabb, hiszen kereskedelmi forgalomban kapható kromatográfiás modulokat használ. Az eljárás gyors és felettébb anyagtakarékos. A kémiai szintézist így a legkörnyezetkímélőbb eljárás keretében valósíthatják meg összehasonlítva a régebb óta elterjedt, hagyományos peptidszintézis módszerekkel.
A Massachusetts Institute of Technology (MIT) áramlásos kémiai készülékének és
a CEM Vállalat LIBERTY Blue mikrohullámú készülékének összehasonlítása
az Eötvös Loránd Tudományegyetemen használt berendezéssel.
Használata során a szokásosnál lényegesen kevesebb szerves oldószert és kisebb reagensfelesleget kell használni - mondja Perczel András, a kiválósági program vezetője. A készülék használatával 5-40 aminosav hosszúságú szekvenciákat kényelmesen és jó nyerstermék tisztaság mellett, csupáncsak pár óra leforgása alatt már elő lehet állítani.
A Massachusetts Institute of Technology (MIT) áramlásos kémiai készülékének és
a CEM Vállalat LIBERTY Blue mikrohullámú készülékének összehasonlítása
az Eötvös Loránd Tudományegyetemen használt berendezéssel.
A finomhangolt módszer már bevethető
Az ELTE által kidolgozott eljárás már rövid távon is megoldást jelenthet megannyi aminosavszekvencia, a bioaktív polipeptid, az antitesthez kötődő epitóp szekvenciák, a peptidhormonok és a terápiás fehérje részek hatalmas tárházának előállítására, akár a kutatás-fejlesztés, akár a gyógyszeripar és a biologikumok területén. Többek között ilyen kémiai vegyületek hatékony és olcsó előállításával eredményesebben vehetjük fel a harcot az olyan súlyos kórképek ellen, mint a cukorbetegség, a Crohn-betegség, egyes rákos vagy időskori megbetegedések esetében. A járványt okozó vírusok ellen is természetes és mesterséges fehérjék nyújthatnak védelmet, amelyet passzív immunizálás céljából használhatunk járványok kezdetén. A napjainkban tomboló COVID-19 megfékezése érdekében is a vírus S-fehérje ellen próbálnak sokan ellenanyagot, de akár rövidebb hosszabb polipeptidet is fejleszteni.
Hogyan is működik a gyakorlatban?
A kutatócsoport lehetőséget teremt arra, hogy a módszer iránt érdeklődő cégek és kutatók az ELTE laboratóriumaiban kipróbálhassák a Szint+ keretében kidolgozott módszert, ezáltal megismerhessék a folyamat legapróbb részleteit. "Be szeretnénk mutatni az érdeklődőknek, hogy a forgalomban lévő HPLC modulokból összerakott készülék segítségével hogyan tudunk gyorsan, kis költséggel, minimális környezetkárosító hatás mellett relatíve tiszta nyersterméket eredményező, akár 39 aminosav hosszúságú peptidet (pl. ACTH) szintetizálni az ELTE-n" - hívja fel a figyelmet a módszer kipróbálására Perczel András, Farkas Viktor és Ferentzi Kristóf kutatói hármas.
![](media/18/36/193714512cf10fd962b54efffa76a16833db56509bb61f1a33238bad6c6c/perczelandras.jpg)
A készülék (Metalon KFT) bármely szokványos laborasztalon elfér, működtetése semmilyen speciális igényt sem támaszt, a SPF (Smart Peptide Chemistry in Flow-ELTE) protokollt bármely kutató használhatja a jövőben.