Kan heparin bli overflødig ved å utnytte kraften fra mygg?

Legemidler for blodkoagulasjon

Managing blood clotting is very important for medical professionals. We discussed previously how synthetic platelets could be used to indusere emergency clotting in case of trauma in our article “Syntetiske biomaterialer kan bli avgjørende i akutte traumesituasjoner”.

Det kan være like viktig i andre medisinske situasjoner å forebygge koagulering, for behandling av hjerteinfarkt og ustabil angina, ved angioplasti, dialyse, operasjoner og andre prosedyrer.

Tradisjonelt håndteres dette med heparin, et nesten 100 år gammelt medisinsk produkt som produseres fra griser og kyr.

Imidlertid kan et mer avansert antikoaguleringsmiddel snart bli tilgjengelig, takket være forskere ved Duke University og Children’s Hospital of Philadelphia.

Fra mygg til medisin

I en vitenskapelig publisering med tittelen “Aptameriske hirudiner som selektive og reversible EXosite-ACTive site (EXACT) inhibitorer“ og akseptert av Nature, skapte forskerne et syntetisk molekyl som etterligner et som finnes i mygg.

Blood-sucking organisms like mosquitoes have anti-clotting agents in their saliva. More precisely, all blood-sucking organisms use the same 2-step mechanisms:

1. Det antikoagulerende middelet i spyttet binder seg til overflaten av koaguleringsproteiner i blodet.
2. Det går inn i proteinets kjerne for å inaktivere koaguleringsmekanismer mens myggen suger blod.

Using these animals’ anti-clotting method makes sense, as it evolved independently multiple times, demonstrating its efficiency.

Da dette antikoaguleringsmekanismen ble avdekket, konstruerte forskerne et kunstig molekyl som etterligner det, med fokus på interaksjoner mellom trombin og faktor Xa i menneskeblod. Dette molekylet brukte en “aptamer” – som er en liten nukleinsyretråd – for å binde seg til blodets trombinprotein.

Kilde: Biorender

Ved å gjøre dette oppdaget forskerne at de kunne modulere molekylets effektivitet ved å endre lengden på en del av proteinet (linker).

Kilde: Nature

Perfekt kontroll

Forskerne klarte også å lage et “antidot” for det nye antikoaguleringsmolekylet. Dette er et svært viktig verktøy for dets fremtidige anvendelser i en medisinsk setting. På denne måten kan leger nøytralisere middelet etter ønske, og unngå ukontrollert eller uønsket blødning.

Dette kan skape en antikoaguleringsprosedyre som blir tryggere for pasienten. Det vil også redusere betennelse, noe som alltid er positivt for pasienter som potensielt kommer seg etter et hjerteinfarkt eller en omfattende operasjon.

Denne metoden åpner veien for å lage antikoaguleringsmedisiner som er uavhengige av dyreoppdrett. Dette gir en langt mer stabil forsyningskjede, ettersom dagens heparinforsyning er sterkt avhengig av kinesisk svineoppdrett, som de siste årene har blitt betydelig forstyrret av pandemien samt svine sykdomsutbrudd.

Den bør også redusere risikoen for forurensning fra dyresykdommer og redusere karbonutslippene fra produksjon av antikoaguleringsmidler.

Videre forskning

Teknologien som brukes til å replikere kunstige myggs antikoaguleringsmidler kan utvides til andre biokjemiske effekter.

Aptamere kan brukes til å binde seg til enzymets katalytiske senter og kan utnyttes til å utvikle en effektiv EXACT-inhibitor.

Derfor kan potente, selektive og reversible EXACT-inhibitorer skapes for praktisk talt ethvert enzym, med eller uten definerte eksositer.

Disse studiene forutsier utviklingen av en stor klasse av svært potente og spesifikke enzyminhibitorer som er raskt reversible.

Videre kan denne generaliserbare molekylære ingeniørtilnærmingen bidra til å gjenopplive mange småmolekylære legemidler som ble forlatt fordi de ikke var tilstrekkelig effektive eller selektive på egen hånd.

Aptamer-selskaper

Så langt har aptamere hatt en nisjebruk, noe som har begrenset selskapene som spesialiserer seg på dette produktet til hovedsakelig laboratoriediagnostiske verktøy. Denne nye studien viser at produktets potensial kan gå utover dette og åpne nye markeder for disse selskapene.

1. Aptamer Group (APTA.L)

Det britiske selskapet er en leder innen utvikling og produksjon av aptamere. Det har allerede et forhold til 15/20 av de største farmasøytiske selskapene og 42 partnere til tross for en liten størrelse på kun 37 ansatte.

Deres Optimer-plattform gjør det mulig å optimalisere oppdagelsen av den rette aptameren for hvert tilfelle, enten det gjelder terapeutika, laboratoriemålinger eller produksjon av biologiske produkter.

Kilde: Aptamer Group

Den vil snart bli erstattet av Optimer+, som tilbyr mer komplekse alternativer for bygging av aptamere og peptide/aptamer-interaksjoner.

Kilde: Aptamer Group

Selskapet har utvidet sitt tilbud med den nylige tillegget av:

• IHC-assay-utvikling
• Enzymaktivitetstester
• Cellelevedyktighetstester
• Kryssreaktivitetsanalyse
• Parvurdering
• Effektivitetstester for gen-terapi

Selskapet har sett salget vokse svært raskt i begynnelsen av 2024 (3 ganger sammenlignet med året før).

Likevel er selskapet fortsatt langt fra lønnsomt og bør analyseres med forsiktighet av investorer.

2. Twist Biosciences

Selskapet spesialiserer seg på DNA-syntese, ved å utnytte miniaturiseringsmetoder fra halvlederindustrien, noe som sparer tid og penger for forskere.

Det arbeider også med å skape DNA-basert datalagring som kan brukes til å sikre data uavhengig av elektroniske systemer.

Denne miniaturiseringen gjør det mulig å redusere reaksjonsvolumene med en faktor på 1 000 000 samtidig som vi øker gjennomstrømningen med en faktor på 1 000, noe som gjør det mulig å syntetisere 9 600 gener på en enkelt silisiumbrikke i full skala.

Kilde: Twist Biosciences

I januar 2023 begynte selskapet å sende produkter fra sin nylig lanserte andre produksjonsanlegg. Den nye fabrikken bør doble Twist sin produksjonskapasitet.

Med sin avanserte DNA- og RNA-syntesekapasitet kan Twist raskt bli en stor aptamerprodusent dersom markedet for antikoaguleringsprodukter vokser.

Som en «nøytral» produsent som fokuserer på å levere de beste nukleinsyresekvensene til den beste prisen, kan den bli en foretrukket produksjonspartner for ethvert farmasøytisk selskap som ønsker å kommersialisere oppdagelsen gjort av forskerne ved Duke University.