Przeciwciała są kluczowymi cząsteczkami układu odpornościowego, stanowiącymi podstawę immunoterapii i rozwoju szczepionek. Jednak ich badanie jest czasochłonne, kosztowne i wymaga intensywnej pracy laboratoryjnej. Naukowcy z University of Illinois w Urbana-Champaign opracowali nową metodę wysokoprzepustową, która pozwala na szybkie tworzenie i testowanie dużych zbiorów przeciwciał jednocześnie. Dzięki niej zidentyfikowali już wspólne mechanizmy wiązania przeciwciał do różnych wariantów kluczowego białka wirusa grypy – hemaglutyniny.
Metoda, nazwana oPool+ display, może znacząco przyspieszyć badania nad przeciwciałami oraz rozwój nowych terapii, immunoterapii i szczepionek – podkreśla prof. biochemii Nicholas Wu, kierujący zespołem badawczym. Wyniki opublikowano w czasopiśmie Science Translational Medicine.
Obecnie w praktyce klinicznej stosuje się ponad 150 zatwierdzonych przez FDA leków opartych na przeciwciałach, które są wykorzystywane w leczeniu chorób nowotworowych, zakaźnych czy autoimmunologicznych. – Jeśli dzięki metodzie wysokoprzepustowej uda się znaleźć odpowiedniego kandydata, istnieje duża szansa na stworzenie skutecznej terapii – zaznacza Wenhao „Owen” Ouyang, pierwszy autor pracy.
Tradycyjnie przeciwciała bada się pojedynczo, co w laboratorium może zająć tygodnie lub miesiące. Tymczasem organizm człowieka jest w stanie wytworzyć biliony ich wariantów. Nowa technologia pozwala na równoczesną analizę tysięcy interakcji przeciwciało–antygen w ciągu kilku dni. Zmniejsza to koszty materiałów i odczynników nawet o 80–90%.
W badaniach rozpoczęto od stworzenia biblioteki około 300 przeciwciał skierowanych przeciwko hemaglutyninie grypy, pochodzących z różnych źródeł. Następnie wykorzystano narzędzia do syntezy i platformę analizy wiązań, co umożliwiło ich testowanie wobec różnych wariantów hemaglutyniny pochodzących z mutacji wirusa. Dzięki temu udało się wskazać cechy wspólne dla reakcji immunologicznych wielu osób, co ma istotne znaczenie w poszukiwaniu szczepionek o szerokiej skuteczności populacyjnej.
Naukowcy planują rozszerzenie technologii oPool+ display tak, aby umożliwiała analizę tysięcy, a nawet dziesiątek tysięcy przeciwciał, nie tylko przeciwko grypie, ale też innym patogenom – wirusom, bakteriom czy nawet komórkom nowotworowym. Metoda mogłaby zostać wykorzystana także w przypadku nowo pojawiających się zagrożeń, takich jak COVID-19, pozwalając na szybkie wyłonienie kandydatów do terapii lub szczepionek.
Kolejnym celem badaczy jest wykorzystanie platformy do testowania i udoskonalania modeli sztucznej inteligencji, które przewidują struktury przeciwciał na podstawie antygenu docelowego. – Możemy tworzyć wiele predykcji, ale dotąd brakowało nam narzędzia do ich systematycznej weryfikacji. Dzięki oPool+ będziemy mogli w czasie rzeczywistym sprawdzać wyniki AI i poprawiać modele – podkreśla Ouyang.
Źródło: Science Translational Medicine, High-throughput synthesis and specificity characterization of natively paired influenza hemagglutinin antibodies with oPool+ display
DOI: http://dx.doi.org/10.1126/scitranslmed.adt4147
