Lab-on-a-chip integrated protein synthesis: development of DNA aptamers to be use for purification steps

• Grant number: 19/05030-1
• Support Opportunities: Scholarships in Brazil - Technical Training Program - Technical Training
• Start date: July 01, 2019
• End date: December 31, 2019
• Field of knowledge: Interdisciplinary Subjects
• Principal Investigator: Mona das Neves Oliveira
• Grantee: Mario Andrés Rodríguez Pineda
• CNAE: Pesquisa e desenvolvimento experimental em ciências físicas e naturais
• Associated research grant: 17/22801-6 - Lab-on-a-chip integrated protein synthesis: development of DNA aptamers to be used for purification steps, AP.PIPE

Abstract

No presente projeto, visamos a construção de um sistema miniaturizado e integrado com partes a serem desenvolvidas em diferentes institutos e a ser comercializado pela BioLinker Synthetic Biology Company. Lab-on-Chip integrated protein synthesis nasce como um projeto audacioso que visa elevar a qualidade de pesquisa, facilitando o trabalho e reduzindo etapas na produção de proteínas para centros de pesquisas no mundo. Cell free protein synthesis (CFPS) é uma técnica que vem sendo usada na pesquisa para flexibilizar e reduzir o tempo gasto na produção de proteínas tanto em nível de estudo básico como em níveis de estudos aplicados. Os avanços tecnológicos e a aplicação moderna da biotecnologia para obtenção e modelagem de novas estruturas químicas permitidas através da CFPS são de uma grande magnitude. Essa nova tecnologia permite adição de aminoácidos não canônicos, assim como a biossíntese de toxinas, o qual eram limitações no processo baseado em transfecção e expressão via células. Além de que esse campo de pesquisa é bastante benéfico para o contexto farmacológico e tende a impactar conceitos como bioconjugação química e na terapêutica. (Zemella, Thoring, Hoffmeister, & Kubick, 2015). Nesse contexto, a Biolinker visa a criação de um modelo que otimiza a produção e biossíntese de proteínas eucarióticas e procarióticas. A integração das reações de transcrição e tradução, seguida da purificação em um sistema integrado in-line com detecção e quantificação em ciclos da proteína desejada. Em parceria com o Prof. Henning Ulrich do instituto de Química da USP, visamos o desenvolvimento de aptâmeros a serem usados na etapa de purificação e fixados no microchip de purificação. Por meio da técnica de SELEX (Systematic Evolution of Ligands by Exponential enrichment, Szostak) (Tuerk e Gold, 1990; Ellington e Szostak 1990), aptâmeros de DNA com alta afinidade e especificidade a padrões de glicosilação como por exemplo ácido sialico-lectin domínio que são presentes em membros da superfamília de imunoglobulinas (Sialic-acid dominio) e assim como contra calda de histidina (hysTAG) são objetivos a serem desenvolvidos pela empresa. Um dos grandes avanços do uso de aptâmeros na biotecnologia emerge da possibilidade de substituição de anticorpos, da aquisição ser independente do uso de animais e da possibilidade ser facilmente modificados para suas respetivas aplicações. Sendo uma opção mais vantajosa comercialmente na construção de produtos mais competitivos com uso de insumos de relativo baixo valor e versatilidade de uso. Devido ao pequeno tamanho dos aptâmeros, eles podem ser efetivamente fixados com altas densidades, sendo um fator importante na construção e aumento da sensibilidade de ligação em maquinas bioanalíticas (Iliuk et al 2011). Por fim, a empresa planeja utilizar da tecnologia de "Lab-On-Chip" que será desenvolvido através de parcerias com o Prof. Gianluca Grenchi, Cientista sênior do setor de mecanobiologia -NUS Singapura e a sede da Biolinker na Eslovênia-NIB. Para o suplemento da máquina que estará sendo desenvolvida, visamos a parceria com o Grupo de pesquisa do Instituto Fraunhoufer, Alemanha através do Prof. Stefan Kubick, chefe do departamento de cell-free-and-cell-based-bioproduction, que serão responsáveis pelo desenvolvimento e produção dos Kits a serem usados nos microchip