Jak vyrobit nanoprotilátky pomocí magie lam

Protilátky, anglicky antibodies, tedy šikovné biomolekuly, které skvěle rozeznávají molekulární cíle a jsou hojně využívané v biologii i medicíně, zná každý. Velmi zajímavé jsou ale i mnohem menší molekuly - nanoprotilátky, anglicky nanobodies, které zastanou práci protilátek, jako je například označování vybraných molekul pro účely výzkumu anebo infikovaných buněk kvůli jejich likvidaci. Kromě toho ale mají i celou řadu výhod. Jsou malé, takže se mohou proniknout tam, kam se veliké protilátky nedostanou. Je také docela dobře možné, že je díky jejich jednodušší struktuře dokážeme vyrábět mnohem snadněji než klasické protilátky. Nanoprotilátky by totiž měly mnohem snadněji růst v bakteriálních továrnách.

Naděje už nějaký čas vkládané do nanoprotilátek se ještě nenaplnily, hlavně proto, že vědci neměli k dispozici účinný nástroj k rozeznání těch nanoprotilátek, které jsou nejlépe vyladěné na požadované cíle. Zajímavé řešení těchto nesnází nedávno v časopisu Nature Methods nabídli se svými spolupracovníky badatelé Rockefellerovy univerzity. Jejich systém produkce rozmanitých nanoprotilátek má ambice dramatickým způsobem zlepšit dostupnost nanoprotilátek pro všechna odvětví výzkumu, která o ně budou mít zájem.

Šéf Laboratoře buněčné a strukturální biologie Rockefellerovy univerzity Michael Rout doufá, že jejich systém zpřístupní vysoce specifické nanoprotilátky výzkumu a že se pro ně najde řada zajímavých biologických i medicínských aplikací. Rout a spol. při produkci vysoce specifických nanoprotilátek pracovali se dvěma v molekulární biologii hojně využívanými fluorescenčními proteiny – zeleným GFP a červeným mCherry. Tak jako u podobných systémů pro výrobu protilátek, i v tomto případě vědci potřebovali zvířata, jejichž imunitní systém by udělal tu nejtěžší práci za ně. Routův tým si zvolil lamy z chovného zařízení v Connecticutu.

Lamy si vybrali kvůli tomu, že jejich protilátky lze snadno upravit pro tvorbu nanoprotilátek, jejichž molekuly jsou ve srovnání s protilátkami lam desetkrát menší. Vědci pokusné lamy imunizovali proteiny GFP a mCherry, čímž jejich imunitní systém přiměli vyrábět proti těmto proteinům protilátky. Klíčové pro Routa a spol. bylo nalézt co nejrychlejší způsob určení sekvence protilátek, které se nejlépe navážou na cíl. Podle Briana Chaita z Laboratoře hmotnostní spektrometrie a plynové iontové chromatografie Rockefellerovy univerzity to až doposud bylo jako hledání svatého grálu – tedy velice žádané a přitom obtížné. Když už ale jsou sekvence protilátek k dispozici, tak lze docela snadno přinutit bakterie k jejich masové výrobě.

Routův tým začal samotnou výrobu nanoprotilátek sestavením databáze sekvencí RNA izolovaných z buněk produkujících protilátky, které pocházely z kostní dřeně lam. Pak v krvi stejných lam hledali ty nejlepší protilátky proti proteinům GFP a mCherrry. Vytipované protilátky chemicky rozsekali na menší kousky a pro výrobu nanoprotilátek si ponechali jenom tu část, kterou se protilátka váže k cíli. Poté přišla řada na „magii lam“. Tak přezdívají počítačovému algoritmu, jehož autory jsou David Fenyö a Sarah Keegan z medicíny Newyorské univerzity. Magie lam umožnila Routovu týmu vyčíst sekvence nejlepších protilátek z dat hmotnostní spektrometrie. Když konečně měli sekvence nanoprotilátek, tak vědci mohli naprogramovat ochočené bakterie k jejich výrobě ve velkém.

Rout a jeho kolegové po tom všem získali celkem 25 typů nanoprotilátek, které se velmi přesně vázaly k proteinu GFP a 6 typů takových protilátek pro protein mCherry. To je mnohem víc typů vysoce specifických nanoprotilátek, než kolik je možné vyrobit dosavadními postupy. Vědci a lékaři se jich už určitě nemohou dočkat.

Autor: RNDr. Stanislav Mihulka, Ph.D.

Líbil se Vám tento článek? Doporučte jej svým známým.

Použitá literatura: 

(orig).

Nature Methods 11: 1253-1260.

(doplň.)

Rockefeller University News 2. 11. 2014.