发现微小的抗体片段为治疗发展与巨大的潜力

利用的化学、生物和人工智能的发展,匹兹堡大学医学院的科学家们已经开发出一种不同寻常的快速和高效的方法,发现微小的抗体片段与大发展潜力治疗致命疾病。

技术,今天发表在《细胞》杂志上系统,是相同的过程皮特团队用于提取小SARS-CoV-2抗体片断从骆驼,这可能成为一个可吸入性COVID-19治疗人类。这种方法有可能快速识别多个有效nanobodies目标病原体的不同部分,阻挠变体。

“大多数的疫苗和治疗方法对SARS-CoV-2目标的蛋白质,但如果病毒发生变异的一部分,我们知道,这些疫苗和疗法可能不太有效,”资深作者易建联Shi说,博士,细胞生物学助理教授皮特。“我们的方法是一种有效的方式开发治疗由多个nanobodies组成的鸡尾酒,可以启动一个多方面中和病原体的攻击。”

史和他的团队专注于寻找nanobodies——非常小,非常具体产生的抗体片段骆驼和其它骆驼科。Nanobodies开发成治疗尤其具有吸引力,因为它们很容易生产和生物。此外,他们特性高稳定性和溶解性,并且可以雾化吸入,而不是通过静脉输液管理,与传统的抗体。

通过免疫与病原体的骆驼,动物的免疫系统产生大量的成熟nanobodies在大约两个月。然后的问题梳理nanobodies最好在中和病原体,最有前途的发展为人类治疗。

这就是的“高通量蛋白质组学策略”。

“使用这种新技术,通常在几天内我们能够识别成千上万的不同,高度有效的nanobodies骆驼血清免疫,调查他们的某些特征,如绑定到病原体,”施说。“这种方法之前,它是极具挑战性的高亲和性nanobodies识别”。

后画一个骆驼nanobodies血液样本丰富的成熟,研究人员专门隔离那些nanobodies绑定的目标病原体利息。然后nanobodies分解释放小“指纹”每个nanobody肽,是独一无二的。这些指纹肽置于一个质谱仪,这是一个机器,它们的质量措施。通过了解它们的质量,科学家们可以找出他们的氨基酸序列,蛋白质构件确定nanobody的结构。然后,氨基酸,研究人员可以向后为建造更多的nanobodies DNA——方向。

同时,氨基酸序列被上传到计算机配备人工智能软件。迅速筛选大量的数据,程序“学习”nanobodies绑定最严密的病原体,它们绑定的病原体。对于大多数目前COVID-19疗法,这是蛋白质,但最近已经变得明显,一些网站上的容易突变,改变其形状,使抗体“逃脱”。Shi's approach can select for binding sites on the spike that are evolutionarily stable, and therefore less likely to allow new variants to slip past.

最后,构建最有效的和多样化的方向nanobodies可以放入大桶的细菌细胞,充当小加工厂,生产数量级更多nanobodies相比传统所需的人体细胞产生抗体。细菌细胞在10分钟内双,有效nanobodies翻倍,而人类细胞采取24小时做同样的事情。

“这极大地降低了生产的成本这些疗法,”施说。

史和他的研究小组相信他们的技术可能不仅仅有利于发展疗法对COVID-19——甚至下一次大流行。

“高度有效的和可能的使用可以被识别的特定nanobodies快速和廉价地是巨大的,”施说。“我们正在探索他们的使用在治疗癌症和神经退行性疾病。我们的技术甚至可以用于个性化医疗、开发特定突变的其他抗生素的超级细菌的治疗方法已经失败了。”

参考:湘Y, Z,唱Bitton L, et al .整合蛋白质组学识别成千上万的不同,主要和高亲和性nanobodies。细胞系统。2021年。doi:10.1016 / j.cels.2021.01.003

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