Sách trắng – Ứng dụng kỹ thuật Tán xạ tia X góc nhỏ (SAXS) trong nghiên cứu, phát triển và bào chế thuốc

Đại dịch COVID-19 toàn cầu nhấn mạnh sự cần thiết phải đẩy nhanh các giai đoạn phát triển thuốc khác nhau, giảm tỷ lệ tiêu hao thuốc và thiết lập các quy trình thử nghiệm vững chắc để đảm bảo rằng chỉ những công thức an toàn và ổn định mới được đưa vào thị trường. Tán xạ tia X góc nhỏ (SAXS) có thể giúp giải quyết một số thách thức này bằng cách cung cấp một quy trình nhanh và mạnh mẽ để phân tích cấu trúc, hình thái học và tương tác trong các hệ phức tạp.

 

 

Sách trắng này trình bày cách SAXS (Tán xạ tia X góc nhỏ) và WAXS (Tán xạ tia X góc rộng) hỗ trợ việc nghiên cứu, phát triển và kiểm soát chất lượng ở các giai đoạn phát triển thuốc và vắc xin khác nhau. Sử dụng các ví dụ từ các tài liệu khoa học được bình duyệt cũng như các cuộc phỏng vấn với các đối tác trong mảng học thuật và công nghiệp, cuốn sách này mô tả cách sàng lọc thông lượng cao (high-throughput screening) để tăng tốc phát triển tiền lâm sàng và cách SAXS có thể hoạt động như một kỹ thuật dấu vân tay (fingerprint) để chẩn đoán lỗi, giám sát sản xuất và kiểm soát chất lượng. Tiếp theo, chúng ta cùng xem xét vai trò của SAXS đối với mục tiêu khám phá thuốc và vắc-xin, theo sau đó là dùng SAXS trong phân tích vi rút. Hình trên mô tả tóm tắt đóng góp của SAXS trên tiến trình phát triển thuốc và vắc xin

 

Tại sao lại là Tán xạ tia X góc nhỏ (SAXS)?

 

Kỹ thuật này tương tự như tán xạ ánh sáng, tuy nhiên, tia X có bước sóng ngắn hơn rất nhiều nên có thể mở rộng việc thăm dò tới kích cỡ ở cấp độ phân tử, đồng thời nó ít ảnh hưởng xấu tới mẫu và cho phép truy cập vào vô số thông số khác nhau. Trong khi phần lớn các nghiên cứu tiên phong phụ thuộc vào các cơ sở lớn nơi mà bức xạ synchrotron được sử dụng làm nguồn tia X, ngày nay máy SAXS trong phòng thí nghiệm đã trở nên phổ biến hơn do những tiến bộ đạt được trong thập kỷ qua. SAXS được sử dụng như một phần trong bộ công cụ dùng trong phân tích cấu trúc sinh học để xác định đặc điểm hình dạng và kích thước của protein (bao gồm cả kháng thể và kháng nguyên), mô tả đặc điểm của phức hợp protein, cũng như DNA và RNA. Ứng dụng của nó trong các lĩnh vực khác của dược phẩm, như bào chế thuốc, gần đây đang được quan tâm rất nhiều.

 

Các lợi thế chính của SAXS và WAXS là:

• Thích hợp cho tất cả các loại mẫu (tức là chất lỏng, chất rắn, dạng sệt…)
• Không cần chuẩn bị mẫu một cách phức tạp
• Cho phép đo mẫu trong dung dịch ở trạng thái gần tự nhiên nhất
• Có thể được thực hiện trong một phạm vi rộng về nồng độ 
• Có thể thao tác trên mẫu tĩnh và động (tức là thay đổi về nhiệt độ, pH, dung dịch đệm, áp suất, độ ẩm…)
• Thể tích mẫu chỉ cần 5 μL – tiết kiệm mẫu sinh học quý giá
• Các phép đo có thể được thực hiện trong phòng thí nghiệm
• Có thể thu được các kết quả phù hợp về mặt thống kê chỉ với một phép đo
• Các phép đo có thể được tự động hóa và thực hiện với thông lượng cao
• Thích hợp cho R&D cũng như phòng ban kiểm soát chất lượng và khắc phục lỗi
• Sử dụng như phép đo bổ sung cho các kỹ thuật xác định cấu trúc có độ phân giải cao (ví dụ: NMR, Cryo-EM, Single Crystal Diffraction, v.v.)
• Kết hợp tốt với mô hình sàng lọc thuốc ảo silico

 

Tóm lại, SAXS và WAXS được thực hiện trong môi trường mẫu gần như nguyên bản, do đó tránh được việc chuẩn bị mẫu một cách phức tạp đồng thời cho phép truy cập vào cấu trúc mẫu vật. Điều này mang lại những hiểu biết độc đáo về thông tin cấu trúc về các rối loạn bên trong hay các vùng linh hoạt của protein và vật liệu di truyền. Thiết bị phòng thí nghiệm SAXS / WAXS dành riêng cho nhu cầu của sinh học cấu trúc để phát triển thuốc hiện đã có mặt trên thị trường và dễ tiếp cận hơn rất nhiều. Chúng bao gồm các giải pháp tự động và sàng lọc thông lượng cao với mức tiêu thụ mẫu cực thấp. Sự độc nhất và nhanh chóng từ kỹ thuật tán xạ tia X này góp phần hiểu rõ hơn về đặc tính cấu trúc sinh học và đồng thời rút ngắn thời gian đưa ra thị trường của các loại thuốc và vắc xin thế hệ mới.

 

Download sách trắng tại đây!

 

Cùng xem Ts. Isja de Feijter giải thích về: Vai trò của SAXS trong cuộc chiến chống lại đại dịch toàn cầu như thế nào?

Tìm hiểu thêm thiết bị tán xạ tia X cho ứng dụng trên tại đây!

Nguyễn Tiến Dũng tổng hợp và dịch

Các bài viết liên quan:

• Lựa chọn, phân tích đặc tính sinh-lý và cấu trúc kháng thể nano tổng hợp giúp vô hiệu hoá hiệu quả vi rút SARS-CoV-2
• Tia X có thể giúp test nhanh COVID-19 tin cậy và nhanh chóng hơn trở thành hiện thực như thế nào
• Tán xạ tia X góc nhỏ giúp xác định đặc tính của liposome trong các ứng dụng dược phẩm
• Đặc tính của protein tự liên kết
• Thiết bị tia X mới tại KU Food kiểm tra bít tết thực vật trong quá trình chiên
• Tìm hiểu thực phẩm ở cấp độ phân tử bằng tia X để tạo ra Snack ngon hơn bao giờ hết trong tương lai
• Tia X sẽ tạo ra chế độ ăn dựa trên thực vật trong tương lai ngon hơn
• …