Kan heparin bli föråldrat genom att utnyttja myggornas kraft?

Blodkoagulationsmediciner

Managing blood clotting is very important for medical professionals. We discussed previously how synthetic platelets could be used to framkalla emergency clotting in case of trauma in our article “Syntetiska biomaterial kan bli avgörande i akuta traumatiska situationer”.

Det kan vara lika viktigt i andra medicinska situationer att förhindra koagulering, för behandling av hjärtinfarkter och instabil angina, för angioplastik, dialysvård, operationer och andra ingrepp.

Traditionellt hanteras detta med heparin, en nästan 100 år gammal medicinsk produkt som produceras från grisar och kor.

Dock kan ett mer avancerat antikoagulerande medel snart komma, tack vare forskare vid Duke University och Children’s Hospital of Philadelphia.

Från myggor till medicin

I en vetenskaplig publikation med titeln “Aptameriska hirudiner som selektiva och reversibla EXosite-ACTiva site (EXACT) hämmare“ och accepterad av Nature, skapade forskarna en syntetisk molekyl som efterliknar en som finns i myggor.

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 antikoagulerande ämnet i saliven binder till ytan av koagulationsproteiner i blodet.
2. De tränger in i proteinets kärna för att inaktivera koagulationsmekanismerna medan myggorna suger blod.

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

När denna antikoaguleringsmekanism hade klarlagts konstruerade forskarna en artificiell molekyl som efterliknar den, med fokus på interaktioner mellan trombin och faktor Xa i mänskligt blod. Denna molekyl använde en “aptamer” – en liten nukleinsyramolekyl – för att binda till blodets trombinprotein.

Källa: Biorender

Genom att göra detta upptäckte forskarna att de kunde modulera molekylens effektivitet genom att ändra längden på en del av proteinet (länkaren).

Källa: Nature

Perfekt kontroll

Forskarnas lyckades också skapa ett “motgift” för den nya antikoagulerande molekylen. Detta är ett mycket viktigt verktyg för dess framtida tillämpningar i en medicinsk miljö. På så sätt kan läkare neutralisera ämnet när de vill, vilket undviker okontrollerad eller oönskad blödning.

Detta kan skapa en antikoagulerande procedur som blir säkrare för patienten. Det kommer också att minska inflammation, vilket alltid är bra för patienter som eventuellt återhämtar sig från en hjärtinfarkt eller en omfattande operation.

Denna metod öppnar vägen för att skapa antikoagulerande läkemedel som är oberoende av djuruppfödning. Detta möjliggör en mycket stabilare leveranskedja, då den nuvarande heparinförsörjningen är starkt beroende av kinesisk grisuppfödning, som de senaste åren har störts av pandemin samt svinpestepidemier.

Den bör också minska risken för kontamination från djursjukdomar och reducera koldioxidutsläppen från produktionen av antikoagulerande medel.

Ytterligare forskning

Den teknik som används för att replikera artificiella myggors antikoagulerande ämnen kan utökas till andra biokemiska effekter.

Aptamers could be used to bind into the enzyme’s catalytical center and can be utilized to develop an effective EXACT inhibitor.

Therefore, potent, selective, and reversible EXACT inhibitors can be created for virtually any enzyme, with or without defined exosites.

These studies foreshadow the development of a large class of highly potent and specific enzyme inhibitors that are rapidly reversible.

Moreover, this generalizable molecular engineering approach can help resuscitate many small molecule drugs abandoned because they were not effective or selective enough on their own.

Aptamerföretag

Hittills har aptamer haft en nischad användning, vilket begränsat företagen som specialiserar sig på denna produkt till främst laboratoriediagnostiska verktyg. Denna nya studie visar att produktens potential kan gå längre och öppna nya marknader för dessa företag.

1. Aptamer Group (APTA.L)

Det brittiska företaget är en ledare inom aptamerutveckling och -produktion. Det har befintliga relationer med 15–20 ledande läkemedelsföretag och 42 partners trots en liten storlek på endast 37 anställda.

Dess Optimer-plattform möjliggör optimerad upptäckt av rätt aptamer för varje fall, oavsett om det gäller terapeutika, laboratoriemätningar eller tillverkning av biologiska produkter.

Källa: Aptamer Group

Den kommer snart att ersättas av Optimer+, vilket erbjuder mer komplexa alternativ för aptamerbyggande och peptid/aptamer-interaktioner.

Källa: Aptamer Group

Företaget har utökat sitt erbjudande med den senaste tillägget av:

• IHC-analysutveckling
• Enzymaktivitetstester
• Cellviabilitetstester
• Korsreaktivitetsanalys
• Parbedömning
• Effektivitetsstudier för genterapi

Företaget har sett sin försäljning växa mycket snabbt under början av 2024 (3 gånger jämfört med föregående år).

Ändå är företaget fortfarande långt från lönsamhet och bör analyseras med försiktighet av investerare.

2. Twist Biosciences

Företaget specialiserar sig på DNA-syntes, utnyttjar miniaturiseringsmetoder från halvledarindustrin, vilket sparar tid och pengar för forskare.

Det arbetar också med att skapa DNA-baserad datalagring som kan användas för att skydda data oberoende av elektroniska system.

Denna miniaturisering gör det möjligt för oss att minska reaktionsvolymerna med en faktor på 1 000 000 samtidigt som vi ökar genomströmningen med en faktor på 1 000, vilket möjliggör syntes av 9 600 gener på ett enda kiselchip i full skala.

Källa: Twist Biosciences

I januari 2023 började företaget leverera produkter från sin nyligen lanserade andra tillverkningsanläggning. Den nya fabriken bör dubbla Twist:s produktionskapacitet.

Med sin avancerade DNA- och RNA-syntesförmåga kan Twist snabbt bli en stor aptamerproducent om marknaden för antikoagulerande produkter växer.

Som en ”neutral” producent fokuserad på att leverera de bästa nukleinsyrasekvenserna till bästa pris, kan den bli en föredragen tillverkningspartner för alla läkemedelsföretag som vill kommersialisera Duke University-forskarnas upptäckt.