Biotechnologia stała się kamieniem węgielnym postępów w medycynie, a przeciwciała służą jako istotne narzędzia do wykrywania i leczenia chorób. Opierając się na tej niezbędnej fundacji, naukowcy dr Makoto Nakakido, dr Seisho Kinoshita i profesor Kouhei Tsumoto z University of Tokyo opracowali zestaw nowych bibliotek zawierających humanizowane formy unikalnego rodzaju fragmentu przeciwciał zwanych VHHS. Fragmenty te, znane również jako nanobodie, pochodzą z przeciwciał tylko do łańcucha ciężkiego występujące u niektórych zwierząt. Ich praca, opublikowana w raportach naukowych, wprowadza nowy sposób tworzenia tych bibliotek poprzez staranne analizowanie ich właściwości fizycznych i chemicznych.

Te wyspecjalizowane VHH, pierwotnie znajdujące się w wielbłądach, takich jak wielbłądy i lamy, wyróżniają się na tle konwencjonalnych przeciwciał ze względu na ich niewielkie rozmiary i zdolność docierania się na określone miejsca na docelowych cząsteczkach. Cząsteczki docelowe to specyficzne substancje w ciele, z którymi przeciwciała wiążą się do celów terapeutycznych lub diagnostycznych. Cechy te umożliwiają VHHS w interakcję z trudnymi do dostępu obszary, co czyni je bardzo cennymi w leczeniu medycznym. Dr Nakakido powiedział: „Nasza praca podkreśla unikalny potencjał VHHS, szczególnie w ich zdolności do rozpoznawania zakrzywionych lub zagłębionych obszarów i szybkiego poruszania się przez tkanki ze względu na ich niewielki rozmiar”. To sprawia, że ​​są ekscytującymi opcją leczenia chorób, takich jak zaburzenia krzepnięcia krwi i warunki autoimmunologiczne, które obejmują układ odpornościowy błędnie atakujący ciało.

Badając duży zestaw danych struktur VHH z globalnych baz danych, zbiory struktur białkowych zidentyfikowanych i skatalogowanych przez naukowców na całym świecie, zespół skupił się na poprawie krytycznych części tych fragmentów przeciwciał. Opracowali trzy różne typy bibliotek VHH, kolekcje planów genetycznych stosowanych do wytwarzania różnorodnych przeciwciał, każda dostosowana do wiązania się z celami w określony sposób. Biblioteki te zostały zaprojektowane o różnej długości kluczowego regionu, znanego jako region determinujący komplementarność (CDR), który określa, w jaki sposób VHH przywiązuje się do celu. Co ważne, te nowo zaprojektowane VHH pokazały, że mogą dobrze poradzić sobie z ciepłem, jakość, która jest kluczowa dla ich praktycznego zastosowania.

Naukowcy byli szczególnie pod wrażeniem, w jaki sposób biblioteki te mogą generować VHH, które mogą rozpoznać różne cele. Takie podejście stanowi dużą poprawę w stosunku do starszych metod, które często obejmują czasochłonne procesy dostosowywania przeciwciał innych niż ludzi do stosowania u ludzi. Jak wyjaśnił profesor Tsumoto: „Nasza strategia nie tylko ułatwia proces, ale także przyspiesza tworzenie humanizowanych VHH dla różnych zastosowań”. Łącząc przemyślany design ze szczegółową wiedzą strukturalną, naukowcy stworzyli VHH, które równoważą trwałość z elastycznością.

Praktyczne korzyści z tych badań wykraczają poza laboratorium. Te VHH wykazały silny potencjał stosowania w dziedzinach medycznych i przemysłowych. Na przykład można je dostosować do testów diagnostycznych, narzędzi używanych do wykrywania chorób, dostarczania leków do określonych obszarów w organizmie, a nawet monitorowania zmian środowiskowych, takich jak poziomy zanieczyszczenia. Podczas gdy zespół przyznał, że konieczne są dalsze prace, aby ulepszyć to, jak ściśle wiążą się te VHHS z ich celami, obecne wyniki są ważnym krokiem naprzód.

To osiągnięcie stanowi znaczący skok w projektowaniu zaawansowanych przeciwciał. Korzystając z najnowocześniejszej technologii i starannego planowania, dr Nakakido, dr Kinoshita i profesor Tsumoto stworzyli przewodnik dla skutecznego wytwarzania tych syntetycznych przeciwciał. Ich ustalenia obiecują rozwój badań naukowych, jak i opieki zdrowotnej, torując drogę do bardziej precyzyjnych i skutecznych metod leczenia.

Referencje dziennika

Nakakido M., Kinoshita S., Tsumoto K. „Rozwój nowych humanizowanych bibliotek syntetycznych VHH opartych na analizach fizykochemicznych”. Raporty naukowe, 2024. DOI: https://doi.org/10.1038/S41598-024-70513-4