211service.com
Plastic antilichamen bestrijden gifstoffen
Voor het eerst hebben onderzoekers aangetoond dat een niet-biologisch molecuul, een plastic antilichaam genaamd, net als een natuurlijk antilichaam kan werken. Bij dierproeven binden de plastic deeltjes zich aan een toxine dat voorkomt in bijensteken en dit neutraliseren ze; het toxine en antilichaam worden vervolgens naar de lever geklaard, langs dezelfde weg die natuurlijke antilichamen volgen. Onderzoekers ontwikkelen nu plastic antilichamen voor een breder scala aan ziektedoelen in de hoop de beschikbaarheid van antilichaamtherapieën, die momenteel erg duur zijn, te vergroten.
Giftig doelwit: Het toxine melittine, gelabeld met paars in deze fluorescerende afbeeldingen, verspreidt zich door het lichaam van een onbehandelde muis, onderaan weergegeven. De muis bovenaan is geïnjecteerd met een kunstmatig antilichaam, ook fluorescent gelabeld, dat zich bindt aan het toxine en het naar de lever brengt. De verspreiding van het toxine door het lichaam van de behandelde muis is ook beperkter, daarom lijkt minder van zijn lichaam paars in deze afbeelding.
Al meer dan 20 jaar proberen biochemici het vermogen van antilichamen na te bootsen om hun doelen te bereiken, als onderdeel van een strategie om effectievere en goedkopere therapieën en diagnostiek te maken. Hoewel antilichamen tegenwoordig op industriële schaal worden geproduceerd omdat ze zo belangrijk zijn, zijn de kosten zeer, zeer hoog, zegt Kenneth Shea , hoogleraar scheikunde aan de Universiteit van Californië, Irvine. Dat komt omdat antilichamen bij dieren worden gekweekt; het zijn complexe moleculen die niet in een reageerbuis of zelfs door bacteriën kunnen worden gemaakt. En antilichamen zijn, net als andere eiwitten, erg kwetsbaar. Zelfs onder koeling gaan ze slechts enkele maanden mee. De vraag die Shea en anderen al 20 jaar stellen, zegt hij, is of het mogelijk is om ze te ontwerpen van goedkope, abiotische uitgangsmaterialen? Dergelijke plastic antistoffen zouden goedkoop gemaakt kunnen worden en dan in theorie jaren op de plank blijven liggen.
In 2008 toonde Shea's groep, in samenwerking met onderzoekers van het Tokyo Institute of Technology, voor het eerst aan dat plastic antilichamen die zijn gemaakt met behulp van een techniek die moleculaire imprinting wordt genoemd, net zo sterk en specifiek aan een doelwit kunnen binden als natuurlijke antilichamen. Moleculaire imprinting omvat het synthetiseren van een polymeer in aanwezigheid van een doelmolecuul. Het polymeer groeit rond het doelwit en drukt het in met de vorm van het doelwit. Het is vergelijkbaar met het maken van een gipsafdruk van je hand, zegt Shea.
Kijkend naar de eigenschappen van natuurlijke antilichamen, heeft Shea's groep de methode aangepast voor het maken van polymeren die meer specifiek gericht zijn op grote eiwitten in biologische oplossingen. Antilichamen en hun doelwitten passen in elkaar als een sleutel in een slot, of als een hand in een gipsverband. Maar ze zijn ook gebonden aan hun doelwitten door chemie en aangetrokken door elektrische interacties. Shea's methoden omvatten het kijken naar de eigenschappen van het doelwitmolecuul en het selecteren van uitgangsmaterialen die affiniteit hebben voor dat doelwit, in dit geval het eiwit melittine, het toxine in bijensteken. Tegelijkertijd screent de methode op uitgangsstoffen die niet worden aangetrokken door andere, meer gebruikelijke bloedeiwitten. En de groep zorgde ervoor dat het plastic antilichaam kleiner werd dan eerdere moleculair ingeprinte polymeren, die te groot waren om door het lichaam te worden herkend.
Shea's plastic antilichaam gericht op melittine presteerde goed in reageerbuizen, maar er was nog steeds enige scepsis of het zou werken in de complexe omgeving van het lichaam. Deze maand in Tijdschrift van de American Chemical Society , beschrijven onderzoekers van de University of California veelbelovende studies bij muizen. De onderzoekers bevestigden verschillende fluorescerende beeldvormende sondes aan melittine en aan het plastic antilichaam, injecteerden ze in de muizen en keken in realtime wat er gebeurde. Omdat de sondes twee verschillende kleuren hadden, konden de onderzoekers kijken hoe het polymeer zijn doel in vivo bereikte en hoe de twee vervolgens naar de lever werden geklaard. Bij muizen die alleen het toxine kregen en niet het tegengif, waren de symptomen van de muizen veel erger en het toxine was meer verspreid door het lichaam.
Ze laten zien dat deze materialen biocompatibel zijn en echt werken als antilichamen - het is nogal verrassend, zegt Ken Shimizu , hoogleraar biochemie aan de Universiteit van South Carolina. Onderzoekers hadden het vermoeden dat het lichaam de plastic deeltjes misschien niet als antilichamen zou herkennen en dat ze daarom niet effectief zouden zijn, of dat ze zouden worden gegomd met andere deeltjes in het complexe mengsel dat de bloedbaan is.
Shea zegt dat hij is benaderd door verschillende farmaceutische bedrijven die geïnteresseerd zijn in hoe het werk zich ontwikkelt. David Spivak , hoogleraar scheikunde aan de Louisiana State University, is het ermee eens dat de methode een algemene strategie is die keer op keer zal werken. Deze deeltjes hebben enorme voordelen op het gebied van stabiliteit en lage kosten, zegt Spivak. Ik hoop alleen dat dit werk reproduceerbaar is voor veel verschillende doelen.
De Californische onderzoekers ontwikkelden hun imprinting-methoden met behulp van melittine omdat het relatief goedkoop en gemakkelijk te verkrijgen is, en het is een goede vertegenwoordiger van een klasse van kleine eiwittoxines, waarvan sommige veel dodelijker zijn. Onze volgende stappen zijn om serieuzere gifstoffen na te streven, zegt Shea.