新的电子显微镜技术可以快捷开发疫苗和抗体疗法

斯克里普斯研究所的科学家们已经发明了一种方法,可以快捷方式在现代疫苗研发的一个重要步骤。

研究者,他的研究发表在科学进步1月19日,2022年,显示他们可以利用高分辨率,低温电子显微镜(低温电子显微镜)快速描述antibodies-elicited疫苗或感染,绑定到一个理想的目标病毒在原子水平。

“COVID-19流行凸显了需要健壮的和快速的疫苗和抗病毒技术”研究高级作者安德鲁•沃德表示博士教授综合结构和计算生物学的斯克里普斯研究。“我们乐观,我们的新方法将有助于填补需要极大地简化抗体的发现。”

“传统上,识别与涉及费力病毒抗体是有用的分类和测试两种B细胞找到合适的无过程需要花几个月的时间,“说博士后研究助理和研究co-first作者亚历山大Antanasijevic,博士学位。

“有了这个新方法,我们可以从血液样本集合从被感染或免疫病人识别感兴趣的所有引起抗体大约十天,“增加了科学家和研究co-first作者查尔斯·鲍曼。

研究者的壮举的部分启用由最近改善低温电子显微镜,电子技术,利用一束照亮和图像目标远低于普通光学显微镜的规模。在8月发表在《自然通讯的一项研究中,例如,研究人员使用高分辨率低温电子显微镜快速和精确的地图,抗体在恒河猕猴绑定到艾滋病毒包膜蛋白的合成版本,正在开发潜在的艾滋病疫苗。

在新的研究中,研究小组把这条线的研究向前推进了一步。他们雇了一个“structure-to-sequence”计算机算法可以与抗体结构由低温电子显微镜,将产生的DNA序列结构。为此,他们组建了一个图书馆所有的抗体编码DNA序列从monkeys-obtained快速批量排序两种b细胞遗传物质来自于动物的淋巴结。将该算法应用到低温电子显微镜数据和抗体序列库,科学家可以可靠地匹配抗体的低温电子显微镜图像感兴趣的一个独特的抗体在序列数据库中定义的。

研究人员表明,他们可以确认结果的准确性通过独特的副本,使用序列数据“单克隆抗体,并验证与抗体结合在一个相同的低温电子显微镜最初成像的抗体的方法。

科学家现在精炼他们的技术来优化速度和可用性,并将它应用于几个方面:快速评估人类对实验性艾滋病疫苗的抗体反应;开发antibody-blocking治疗自身免疫性疾病,发现抗体可以治疗其他蛋白质目标细胞。

他们预计未来改善低温电子显微镜技术和structure-to-sequence算法将允许更快速的识别抗体仅使用高分辨率结构图像,而无需B细胞的DNA测序。

“这structure-to-sequence免疫学方法有很大的潜力,”Antanasijevic说。“我们设想能够使用它有一天学习protein-to-protein交互,例如,发现一个给定的蛋白质的约束力的合作伙伴。”