Image
""

Før og no: elektromembranekstrasjon med holfilter. Innfelt: løysing med flat membran som er på veg ut i marknaden. Foto: UiO/G&T Septech

Eit forskingsfelt blir til: Forskarane må laga utstyret sjølve

Det vart fødd i 2005. Som 16-åringar flest har feltet utvikla seg mykje sidan starten, og sjølv om det har kome langt, er det lenger igjen.

Når biologiske prøvar skal analyserast, må dei fyrst opparbeidast, som det heiter. Det inneber at prøven vert reinska så godt som råd for andre stoff enn det ein ynskjer å analysera. Det reduserer risikoen for forstyrringar og feil resultat.

Ein relativt ny teknikk for å opparbeida prøvar, heiter elektromembranekstraksjon, forkorta EME. Titan har skrive om EME fleire gonger tidlegare, og det fyrste kommersielle produktet er på terskelen til lansering.

Men ei gruppe biologiske stoff har vore spesielt utfordrande. Det er dei stoffa som heiter peptid og som ligg midt mellom aminosyrer og protein.

Fyrste artikkel i 2008

– Samanhengen er enkel: Eit molekyl av ei aminosyre er – ikkje overraskande – ei aminosyre. Når mellom to og ca. femti aminosyrer er hekta saman, er det eit peptid, og alle bindingar med fleire aminosyrer enn det, er protein, forklarar Linda Vårdal Eie, som er postdoktor ved Farmasøytisk institutt på Universitetet i Oslo.

– Sidan peptidmolekyl er mindre enn protein, er dei noko enklare å arbeida med. Men utfordringa med peptid og EME er at peptid er polare, noko dei har til felles med H2O-molekylet. Det gjer at dei løyser seg betre i vatn enn i den feittløyselege membranen som inngår i dei fleste EME-system, seier ho.

Eie har oppsummert forskinga på peptid og EME i ein ny vitskapleg artikkel. Ho fortel at den fyrste artikkelen om ein vellukka ekstraksjon av peptid med EME kom i 2008 frå forskingsgruppa som ho no sjølv er ein del av.

Linda Vårdal Eie
– Det hadde jo vore kjedeleg om vi løyste det på fyrste forsøk, seier Linda Vårdal Eie. Foto: UiO

Reodor Felgen

– Det var eit gjennombrot å avdekkja at det var råd å bruka EME til å ekstrahera peptid. Men samstundes var det berre starten, for det var sjølvsagt ikkje slik at dei fann den beste løysinga på fyrste forsøk, seier Eie.

– Når ein forskar på helt nye teknikkar, må ein gjerne byggja utstyret sjølv, for det finst jo ikkje på butikken. Fyrste gongen eg fekk opplæring i EME, hugsar eg at eg ikkje klarde å halda latteren tilbake. Det såg ut som eit Reodor Felgen-påfunn då straumen kom på, og ting rista og hang og dingla!

Prinsippet bak EME er at prøvestoffa, altså peptida i dette tilfellet, vert drege frå til dømes ein blodprøve eller ein urinprøve gjennom ein membran til ei mottakarvæske, ved ein prosess som heiter elektroforese.

UiO var dei fyrste

– I den fyrste, ristande innretninga eg såg, var membranen eit tynt røyr, eit såkalla holfiber, som ikkje hadde plass til meir enn 25 mikroliter mottakarvæske. Sidan har ein gått over til flate membranar, som gjev noko betre resultat. Og færre dinglande delar.

­Dei fyrste forsøka med peptid viste raskt at membranen som fungerte best med upolare stoff, ikkje kunna brukast her. Men ved å tilsetja nye komponentar til membranen, fekk han eigenskapar som gjorde at peptida kom seg gjennom frå prøven til mottakarvæska.

– No ynskjer vi å gjera EME på peptid meir selektiv, slik at vi kan henta ut eitt einaste peptid. Iranske forskarar gjorde selektiv EME av aminosyrer i 2013. UiO var dei fyrste som fekk det til på peptid. Det var i 2015, men det var berre byrjinga.

Jakta på wow-membranen

Eie forklarar at strategien til no er ein to-stegs prosess, der ein fyrst trekkjer ut ei blanding av peptid frå prøven på ein måte som gjer at dei er positivt lada i både prøven og mottakarvæska.

– Så gjer vi mottakarvæska, der peptida no er, litt mindre sur. Det påverkar ladninga til peptida. Når vi har nådd det såkalla isoelektriske punktet for målpeptidet, som er der det får ei nøytral ladning, kan vi trekkja ut dei andre peptida som framleis er positivt lada. Vi sit att med berre målpeptidet.

– Det høyrest logisk ut når ein berre ser på teorien, men vi ser jo at det er andre eigenskapar ved peptid og membran som gjer at det ikkje er fullt så enkelt. Men det hadde jo vore kjedeleg om det let seg løysa på fyrste forsøk.

– Derfor har vi òg fokus på å finna generiske væskemembranar som er stabile i bruk. Vi er på jakt etter den nye wow-membranen, seier Eie.

Begynna i det små

Sidan 2008 har det kome ei rekkje vitskaplege artiklar om EME på peptid frå Farmasøytisk institutt, og gradvis har det òg begynt å koma artiklar frå forskingsinstitusjonar i utlandet, som Sveits og nemnde Iran.

– Vi ventar vel auka interesse når det fyrste kommersielle EME-produktet kjem på marknaden og folk ser at teknikken er enkel i bruk, rimeleg og brukar så lite organiske løysemiddel at han kvalifiserer som grøn kjemi.

Etter kvart reknar Eie med at forskinga òg vil undersøkja bruk av EME på protein, som altså er større molekyl og dermed vanskelegare å handtera.

– Men vi får begynna i det små. Bokstavleg talt.

Den vitskaplege artikkelen:

Electromembrane extraction of peptides and amino acids – status and perspectives. Future Science, februar 2021