211service.com
Plastantikroppar bekämpar gifter
För första gången har forskare visat att en icke-biologisk molekyl som kallas plastantikropp kan fungera precis som en naturlig antikropp. I djurförsök binder plastpartiklarna till och neutraliserar ett gift som finns i bistick; toxinet och antikroppen rensas sedan till levern, samma väg som naturliga antikroppar tar. Forskare utvecklar nu plastantikroppar för ett bredare spektrum av sjukdomsmål i hopp om att bredda tillgången på antikroppsterapier, som för närvarande är mycket dyra.
Giftigt mål: Toxinet melittin, märkt lila i dessa fluorescerande bilder, sprider sig över hela kroppen på en obehandlad mus, som visas längst ner. Musen på toppen har injicerats med en konstgjord antikropp, även den fluorescensmärkt, som binder till toxinet och tar det till levern. Spridningen av toxinet i den behandlade musens kropp är också mer begränsad, varför mindre av dess kropp ser lila ut på denna bild.
I mer än 20 år har biokemister försökt efterlikna antikroppars förmåga att nå sina mål, som en del av en strategi för att göra effektivare och billigare terapier och diagnostik. Även om antikroppar produceras i industriell skala idag eftersom de är så viktiga, är kostnaden väldigt, väldigt hög, säger Kenneth Shea , professor i kemi vid University of California, Irvine. Det beror på att antikroppar odlas i djur; de är komplexa molekyler som inte kan göras i ett provrör, eller ens av bakterier. Och antikroppar är, precis som andra proteiner, väldigt ömtåliga. Även under kyla håller de bara månader. Frågan Shea och andra har ställt i 20 år, säger han, är skulle det vara möjligt att designa dem från billiga, abiotiska utgångsmaterial? Sådana plastantikroppar skulle kunna tillverkas billigt och sedan ligga på hyllan, i teorin, i åratal.
2008 visade Sheas grupp, som arbetade med forskare från Tokyo Institute of Technology, för första gången att plastantikroppar som tillverkats med en teknik som kallas molekylär prägling kunde binda till ett mål lika starkt och specifikt som naturliga antikroppar. Molekylär prägling innebär att syntetisera en polymer i närvaro av en målmolekyl. Polymeren växer runt målet och präglar det med målets form. Det är analogt med att göra en gipsavgjutning av ens hand, säger Shea.
Med tanke på egenskaperna hos naturliga antikroppar skräddarsydde Sheas grupp metoden för att göra polymerer som mer specifikt riktar in sig på stora proteiner i biologiska lösningar. Antikroppar och deras mål passar ihop som en nyckel i ett lås, eller som en hand i en gips. Men de är också bundna till sina mål av kemi och attraheras av elektriska interaktioner. Sheas metoder innebär att man tittar på egenskaperna hos målmolekylen och väljer utgångsmaterial som har en affinitet för det målet - i det här fallet proteinet melittin, toxinet i bistick. Samtidigt sållar metoden efter utgångsmaterial som inte attraheras av andra, vanligare blodproteiner. Och gruppen passade på att göra plastantikroppen mindre än tidigare molekylärt präglade polymerer, som var för stora för att kännas igen av kroppen.
Sheas plastantikropp riktad mot melittin fungerade bra i provrör, men det fanns fortfarande en viss skepsis om det skulle fungera i kroppens komplexa miljö. Denna månad i Journal of the American Chemical Society , forskare från University of California beskriver lovande studier på möss. Forskarna fäste olika fluorescerande bildsonder till melittin och till plastantikroppen, injicerade dem i mössen och såg vad som hände i realtid. Eftersom sonderna hade två olika färger kunde forskarna se när polymeren träffade sitt mål in vivo, och när de två sedan rensades till levern. Hos möss som bara gavs toxinet och inte motgiften, var mössens symtom mycket värre och toxinet var mer utbrett i hela kroppen.
De visar att dessa material är biokompatibla och verkligen fungerar som antikroppar – det är lite överraskande, säger Ken Shimizu , professor i biokemi vid University of South Carolina. Forskare hade misstänkt att kroppen kanske inte känner igen plastpartiklarna som antikroppar och att de därmed skulle vara ineffektiva, eller att de kan bli gummerade med andra partiklar i den komplexa blandningen som är blodomloppet.
Shea säger att han har blivit kontaktad av flera läkemedelsföretag som är intresserade av att se hur arbetet utvecklas. David Spivak , professor i kemi vid Louisiana State University, håller med om att metoden är en generell strategi som kommer att fungera om och om igen. Dessa partiklar har enorma fördelar vad gäller stabilitet och låg kostnad, säger Spivak. Jag hoppas bara att detta arbete är reproducerbart för många olika mål.
Forskarna i Kalifornien utvecklade sina präglingsmetoder med melittin eftersom det är relativt billigt och lätt att få tag på, och det är en bra representant för en klass av små proteingifter, av vilka några är mycket mer dödliga. Våra nästa steg är att jaga mer allvarliga gifter, säger Shea.