Az ELTE kémikusai új peptidkémiai módszert fejlesztettek

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 beépíthető. 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 két-három órát is igénybe vehet, a hat-kilencszeres reagensfelesleg mellett.

A szilárdfázisú peptidszintézis folyamatábrája

Perczel András, az ELTE Szint Plusz Tématerületi Kiválósági Program egyik vezetője és kutatótársai, Farkas Viktor laborvezető és Ferentzi Kristóf évek óta tanulmányozzák a nanotechnológia, biotechnológia és gyógyszeripar területén is nélkülözhetetlen szilárdfázisú polipeptid-szintézisek konkurens módszereit. Most az ELTE-n működő, 2019 nyarán indult kiválósági programban olyan egyedülálló és a világ élvonalával versenyző, áramlásos kémiai módszert fejlesztettek tovább, amellyel a polipeptidek és harminc-ötven aminosavláncú fehérjerészek gyors, hatékony, tiszta előállítására képesek.

Az ELTE szerkezeti kémikusai által továbbfejlesztett áramlásos kémiai eljárás a most közzétett finomhangolt protokollnak köszönhetően igazi áttörést hordozhat.

Alkalmazásával gyors, akár 7,5 perc/aminosav ciklusidővel szintetizálhatók a kívánt polipeptidek vagy fehérjerészletek.

Mivel az eljárásban a lehető legkevesebb oldószer- és reagensfelesleget használnak, ezért a korábbi technológiánál környezetkímélőbb és takarékosabb megoldást nyújt. Az új eljárás további előnye, hogy magas fokon automatizálható, bármilyen egzotikus aminosav is beépíthető, és a kémiai tulajdonságok függvényében minden lépés akár egyedileg optimalizálható.

A kereskedelmi forgalomban kapható, HPLC elemekből felépített, áramlásos kémiai szintetizátort az ELTE Kémiai Intézetében több év alatt fejlesztették a szakemberek. A kidolgozott eljárás a legjózanabb kompromisszumot kínálja a szintézisidő, a működési költség, az anyagtisztaság és a környezetvédelem változói mentén. A módszert a Kémiai Intézet egyik ipari partnere, a speciális modulokból készüléket építő Metalon Kft. munkatársainak bevonásával is tesztelték.

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.

A Massachusetts Institute of Technology (MIT) áramlásos kémiai készülékének és a CEM Vállalat LIBERTY Blue mikrohullámú készülékének összehasonlítása az Eötvös Loránd Tudományegyetemen használt berendezéssel

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 fehérjerészek 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 olyan súlyos kórképek ellen, mint a cukorbetegség, a Crohn-betegség, valamint egyes rákos vagy időskori megbetegedések esetében. A járványt okozó vírusok ellen is természetes és mesterséges fehérjék nyújthatnak védelmet, amelyeket 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.

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 hármasa.

Forrás: ELTE TTK