Замена антител — на расстоянии одного "клика"
Химики из Калифорнийского технологического института (Caltech) и Научно-исследовательского института Скриппса (SRI) разработали инновационную методику для создания дешёвых, но высокостабильных химических соединений, способных заменить антитела во многих стандартных медицинских диагностических тестах. Джеймс Р. Хит, Ph.D., главный исследователь Центра наносистемной биологии рака в Caltech, и К. Барри Шарплесс, Ph.D. (SRI), с коллегами описывают новую технику в журнале Angewandte Chemie International Edition.
Ранее команда доктора Хита представила "интегрированный чип с кровяным штрих-кодом" — диагностическое медицинское устройство размером с предметное стекло микроскопа, способное анализировать десятки белков по капле крови. Чип использовал антитела — белки иммунной системы.
"То, что ограничивает нас в переходе, скажем, к анализу 200 белков в чипе, — это нестабильность и дороговизна антител", — сказал доктор Хит. — "Мы давно разочарованы в антителах, поэтому хотели разработать их эквиваленты — то, что мы называем агентами для захвата белка, — которые связываются с конкретным белком с высокой аффинностью и селективностью и проходят следующий тест: вы кладёте их порошок в багажник машины в августе в Пасадене, возвращаетесь через год, и они всё ещё работают".
В новой работе учёные разработали протокол для быстрого и дешёвого создания таких стабильных соединений, состоящих из коротких цепочек аминокислот (пептидов). Методика использует метод "in situ click chemistry", представленный доктором Шарплессом в 2001 году, при котором химические вещества создаются путём соединения (или "клика") меньших субъединиц.
Как создаётся агент захвата:
- Белок-мишень метят флуоресцентной меткой и инкубируют с библиотекой из десятков миллионов коротких пептидов на основе шариков.
- Пептид, связавшийся с белком, идентифицируют по флуоресценции и выделяют. Это "якорный пептид" (около трети длины конечного агента).
- К якорному пептиду добавляют алкиновую группу и снова инкубируют с белком и библиотекой пептидов, содержащих азидную группу.
- Химическая реакция "клик" между алкином и азидом происходит только если второй пептид также имеет сродство к белку и оказывается рядом с первым на его поверхности. Таким образом, белок сам "собирает" подходящий агент захвата.
- Полученный двухсегментный пептид выделяют, процесс повторяют для получения трёхсегментного пептида, который уже достаточно длинный для высокой селективности и специфичности.
"Доктор Хит показал, что за несколько итераций можно создать высокоаффинный лиганд для белка из блоков, которые сами по себе связываются с белком не так хорошо; фокус в том, чтобы повторить скрининг in situ несколько раз, и связывание улучшается с каждой итерацией", — отметил доктор Шарплесс.
"Это настолько простая химия, насколько можно себе представить", — сказал доктор Хит. — Процесс делает "тривиальной" "геркулесову задачу по поиску молекул, которые селективно и с высоким сродством связываются с определёнными белками. Я не вижу технических причин, по которым это не могло бы заменить любое антитело".
Работа поддержана Альянсом NCI по нанотехнологиям в онкологии.