Novel enzymes of use for making oligonucleotide drugs
- Reference number
- SAB19-0034
- Project leader
- Strömberg, Roger
- Start and end dates
- 201001-230430
- Amount granted
- 2 765 391 SEK
- Administrative organization
- Karolinska Institutet
- Research area
- Life Sciences
Summary
In synthesis of drugs based on modified biomolecules, especially oligonucleotides, the synthesis of building blocks is the most labour intense and costly part of reaching the final substances. A specific goal is to start to evolve and identify enzymes that can aid in the synthesis of modified nucleosides in a more efficient and environmentally sustainable way, especially for making building blocks for oligonucleotide therapeutics. During the sabbatical in Cambridge we will perform directed evolution of the N-glycosidating enzymes purine and pyrimidine nucleoside phosphorylases, a glycosidase and by identifying enzymes from a metagenomic library. High throughput methodology based microfluidic drop technology will be the basis for screening of the substrate baits that upon reaction will release a fluorophore that can be detected upon screening. The reaction catalyzed will be that nucleobases (both with and without protection) will react with modified ribose derivatives to create the modified nucleosides. The novel enzymes will be characterised and tested for "real" substrates of potential use in synthesis of modified nucleosides. We do expect that we will identify sufficiently active enzymes that can carry out the desired reactions, especially since we will investigate several different types of "baits". Future collaboration and technology transfer to both academy and industry will also be a result.
Popular science description
För att tillverka framtidens läkemedel baserade på modifierade biomolekyler, t.e.x. oligonukleotider (ON), är den kemiska syntesen av byggstenar den överlägset mest arbetsintensiva delen av processen. Det är då viktigt att ta fram metoder som samtidigt tar i akt inte bara effektivitet och kostnad men också hållbarhet och miljömässiga faktorer. Ett specifikt mål är att börja utveckla och identifiera enzymer som kan bidra till syntesen av modifierade nukleosider, speciellt för att göra viktiga byggstenar för ON-läkemedel, men också att se på möjligheter för syntes av antivirala läkemedel. Vi kommer att utföra riktad evolution (stor variationen av genen för enzymet och sedan sortering baserad på enzymaktivitet) av enzymer som kan utföra viktiga steg för bygglock av ON-läkemedel, och vi kommer även att söka igenom stora bilbliotek av gener från alla möjliga källor (ett metagenom-bibliotek) för att identifier enzymer som kan utföra de önskade reaktionerna. En metod med hög genomströmning baserad på mikrofluidisk droppteknik (nanodroppar som går snabbt genom kanaler i ett "chip" och som kan sorteras utifrån om ett aktivt enzym finns närvarande i droppen) kommer att ligga till grund för att hitta enzymer som utför den relevanta reaktionen som ger nukleosidbyggblock som kan användas för syntes av ON-läkemedel. De nya identifierade enzymerna kommer att sedan att testas med substanser för potentiell användning vid syntes av byggblock för ON-läkemedel. Vi förväntar oss att vi kommer att identifiera tillräckligt aktiva enzymer som kan genomföra de önskade reaktionerna. Framtida samarbete och tekniköverföring till både akademi och industri i sverige kommer också att bli viktigt.