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Un team di ricerca internazionale guidato dall’Università di Vienna è riuscito a sviluppare una nuova versione di blocchi di RNA con una maggiore reattività chimica e fotosensibilità. Ciò può ridurre significativamente i tempi di produzione dei chip di RNA utilizzati nella ricerca biotecnologica e medica
Un team di ricerca internazionale guidato dall’Università di Vienna è riuscito a sviluppare una nuova versione di blocchi di RNA con una maggiore reattività chimica e fotosensibilità.
Ciò può ridurre significativamente i tempi di produzione dei chip di RNA utilizzati nella ricerca biotecnologica e medica.
La sintesi chimica di questi chip è ora due volte più veloce e sette volte più efficiente. I risultati della ricerca sono stati recentemente pubblicati sulla prestigiosa rivista Science Advances.
L’emergere e l’approvazione di prodotti medici basati sull’RNA, come i vaccini a mRNA durante la pandemia di COVID-19, ha portato la molecola di RNA sotto gli occhi del pubblico.
L’RNA (acido ribonucleico) è un polimero che trasporta informazioni – un composto chimico costituito da subunità simili – ma con una diversità strutturale e funzionale di gran lunga maggiore rispetto al DNA.
Circa 40 anni fa, è stato sviluppato un metodo per la sintesi chimica di DNA e RNA, in cui qualsiasi sequenza può essere assemblata da blocchi costitutivi di DNA o RNA utilizzando la chimica della fosforamidite.
L’assemblaggio di una catena di acidi nucleici viene effettuato passo dopo passo utilizzando questi speciali elementi chimici (fosforamiditi).
Ogni elemento costitutivo contiene “gruppi protettivi” chimici che prevengono reazioni indesiderate e assicurano la formazione di un collegamento naturale nella catena degli acidi nucleici.
Questo metodo chimico viene utilizzato anche nella produzione di microchip (microarray), in cui milioni di sequenze uniche possono essere sintetizzate e analizzate simultaneamente su una superficie solida delle dimensioni di un’unghia.
Sebbene i microarray di DNA siano già ampiamente utilizzati, l’adattamento della tecnologia ai microarray di RNA si è rivelato difficile a causa della minore stabilità dell’RNA.
Nel 2018, l’Università di Vienna ha dimostrato come i chip di RNA ad alta densità possano essere prodotti attraverso la fotolitografia: posizionando con precisione un raggio di luce, le aree sulla superficie possono essere preparate per l’attacco del blocco successivo attraverso una reazione fotochimica.
Sebbene questo primo rapporto sia stato una prima mondiale e rimanga senza rivali, il metodo soffriva di lunghi tempi di produzione, basse rese e scarsa stabilità. Questo approccio è stato ora notevolmente migliorato.
Un team dell’Istituto di Chimica Inorganica dell’Università di Vienna, in collaborazione con l’Istituto Max Mousseron per le Biomolecole dell’Università di Montpellier (Francia), ha ora sviluppato una nuova versione di blocchi costitutivi dell’RNA con una maggiore reattività chimica e fotosensibilità.
Questo progresso riduce significativamente il tempo di produzione dei chip di RNA, rendendo la sintesi due volte più veloce e sette volte più efficiente.
Gli innovativi chip di RNA possono essere utilizzati per lo screening di milioni di RNA candidati alla ricerca di sequenze preziose per un’ampia gamma di applicazioni.
“La realizzazione di microarray di RNA contenenti molecole di RNA funzionali era semplicemente fuori portata con la nostra configurazione precedente, ma ora è una realtà con questo processo migliorato che utilizza il gruppo di protezione propionilossimetile (PrOM)”, afferma Jory Lietard, Assistant Professor presso l’Institute of Inorganic Chemistry.
Come applicazione diretta di questi chip di RNA migliorati, la pubblicazione presenta uno studio sugli aptameri di RNA, piccoli oligonucleotidi che si legano specificamente a una molecola bersaglio.
Sono stati scelti due aptameri “light-up” che producono fluorescenza dopo il legame con un colorante e migliaia di varianti di questi aptameri sono state sintetizzate sul chip.
Un singolo esperimento di legame è sufficiente per ottenere dati su tutte le varianti contemporaneamente, il che apre la strada all’identificazione di aptameri migliorati con migliori proprietà diagnostiche.
“I chip di RNA di alta qualità potrebbero essere particolarmente preziosi nel campo in rapida crescita della diagnostica molecolare non invasiva. Gli aptameri dell’RNA nuovi e migliorati sono molto ricercati, come quelli in grado di monitorare i livelli ormonali in tempo reale o di monitorare altri marcatori biologici direttamente dal sudore o dalla saliva”, afferma Tadija Kekić, dottoranda nel gruppo di Jory Lietard.
