Desviando un obstáculo de investigación importante, los investigadores han encontrado una nueva forma de crear anticuerpos valiosos sin necesidad de ... ¿llamas?
Es un hecho poco conocido que las llamas, las alpacas, los camellos y otros miembros de la familia de los camélidos producen una clase única de anticuerpos que permiten a los científicos determinar las estructuras de proteínas que de otro modo serían imposibles de estudiar en el cuerpo, entiendan cómomal funcionamiento de las proteínas en la enfermedad y diseño de nuevos medicamentos que actúen sobre ellas.
Como uno podría imaginar, hay inconvenientes en aprovechar esta casualidad evolutiva.
Primero, no todos los investigadores que necesitan anticuerpos de camélidos para sus experimentos tienen acceso a instalaciones de llama o alpaca o camello. Segundo, aunque los animales no están dañados, vacunarlos para generar los anticuerpos deseados es costoso, toma tanto tiemposeis meses por intento y, a menudo, no funciona.
Entonces, los bioquímicos Andrew Kruse de la Facultad de Medicina de Harvard y Aashish Manglik de la Universidad de California, San Francisco, se unieron para crear una solución libre de llamas: viales de levadura especialmente diseñada.
El método de levadura, descrito el 12 de febrero Biología estructural y molecular de la naturaleza se puede hacer en un tubo de ensayo en el laboratorio de un investigador. Tiene una tasa de éxito más alta y un tiempo de respuesta más rápido que la vacuna de llama y los intentos anteriores para evitar los camélidos, dicen los autores.
También marca la primera vez que un sistema de derivación para camélidos está disponible gratuitamente para uso sin fines de lucro.
"Hay una necesidad real de algo como esto", dijo Kruse. "Es de baja tecnología, es una inversión de tiempo baja y tiene una alta probabilidad de éxito para la mayoría de las proteínas".
"Las personas que han luchado por clavar sus estructuras de proteínas durante años con llamas ahora las están recibiendo", dijo.
cerradura y llave
Los segmentos activos de los anticuerpos de los camélidos a menudo se denominan nanocuerpos porque pueden ser mucho más pequeños que los anticuerpos normales. Un nanocuerpo de llama puede unirse solo a una conformación particular, por ejemplo, "abierta" o "cerrada", de una proteína particularLos nanocuerpos también pueden unirse a proteínas desafiantes, como los receptores que funcionan en las membranas de las células grasas.
Los biólogos estructurales como Kruse y Manglik quieren encontrar el nanocuerpo exacto que coincida con su proteína de interés para poder bloquear la proteína en una posición y realizar pruebas para descubrir su estructura atómica. Aprender la estructura les permite estudiar cómo funciona la proteínay proporciona un plan para diseñar medicamentos que lo apunten.
Los nanocuerpos han abierto puertas cerradas en la ciencia biomédica. Por ejemplo, han permitido a los investigadores ver por primera vez cómo los neurotransmisores como la adrenalina y los opioides se unen a los receptores en el cerebro.
Los científicos solo necesitaban una forma más fácil de encontrar las llaves.
éxito brillante
En este momento, un científico que quiera estudiar una proteína de membrana difícil tiene que generar laboriosamente varios miligramos de ella, inocular una llama con ella, generalmente a través de un servicio de terceros, y esperar que el sistema inmunitario del animal responda.entonces puede buscar anticuerpos en una muestra de sangre y esperar que haya suficientes para trabajar.
En contraste, el equipo de investigación de Kruse y Manglik, dirigido por el primer autor Conor McMahon, un investigador postdoctoral en el laboratorio de Kruse, creó una biblioteca de 500 millones de anticuerpos contra camélidos utilizando células de levadura.
Cada célula de levadura tiene un nanocuerpo ligeramente diferente atado a su superficie, hecho por una pieza de ADN sintético ligeramente diferente.
Los investigadores mezclaron todas las levaduras y las congelaron para su custodia. Cada vez que quieran realizar un experimento, simplemente descongelan el valor de un tubo de ensayo: un sistema inmune de llama en miniatura. El tubo contiene de 10 a 20 veces la cantidad necesaria para garantizarque al menos uno de cada anticuerpo único está incluido.
El equipo desarrolló un método en el que, en lugar de inyectar una llama, los científicos ahora pueden etiquetar su proteína de interés con una molécula fluorescente y agregarla al tubo de ensayo. La levadura con nanocuerpos superficiales que reconocen la proteína brillará.
Los investigadores luego usan la clasificación de células activadas por fluorescencia, o FACS, para separar la levadura brillante del resto.
Secuencian el ADN de esas células de levadura resplandecientes para aprender cuáles son los nanocuerpos. Luego pueden usar la bacteria E. coli para cultivar tantos nanocuerpos como necesiten.
Todo el proceso lleva de tres a seis semanas en lugar de tres a seis meses.
Dinero gratis y levadura gratis
El equipo probó su sistema de levadura en dos proteínas: el receptor adrenérgico beta-2, vinculado al asma, y el receptor de adenosina, que es una puerta de entrada para que la cafeína entregue su zumbido. En ambos casos, el nanocuerpo se une al receptor deseado, unido solo a ese receptor, y unido a él solo cuando estaba "encendido"
"Descubrimos que los nanocuerpos derivados de la levadura pueden hacer todo lo que pueden hacer los anticuerpos derivados de la llama", dijo Kruse.
El equipo ahora ofrece viales de la mezcla de levadura y las instrucciones de uso de forma gratuita a los laboratorios sin fines de lucro que lo deseen. Las compañías comerciales pueden licenciar la levadura. "Hicimos un gran lote", dijo McMahon, así que hay mucho para todos..
Más de 40 laboratorios solicitaron viales incluso antes de que se publicara el documento.
"Los nanocuerpos están haciendo posible desarrollar medicamentos para objetivos biológicos que los anticuerpos eran simplemente demasiado grandes para alcanzar", dijo Manglik. "Al hacer que el descubrimiento de nanocuerpos sea rápido y fácil, esperamos que nuestra plataforma acelere drásticamente las aplicaciones potenciales de esta tecnología emocionante"
"Creo que veremos cosas que destruirán el sistema inmunológico de los animales", agregó McMahon. "Esta es una tecnología nueva. Solo mejorará. Esperemos que funcione tan bien o mejor para que no necesitemos llamasnunca más."
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela de Medicina de Harvard . Original escrito por Stephanie Dutchen. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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