Site Sponsors
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
Posted in | Nanomedicine | Nanosensors

Teknik kan føre til bedre Biosensorer, sygdom Therapeutics og diagnostiske reagenser

Published on September 3, 2009 at 10:25 AM

Forskere ved US Department of Energy Argonne National Laboratory har udviklet en systematisk metode til at forbedre stabiliteten af antistoffer. Den teknik kan føre til bedre biosensorer, sygdom lægemidler og diagnostiske reagenser og ikke-laboratorium applikationer, herunder udbedring af miljøskader.

Protein stabilitet opstår fra netværk af inter-atomare interaktion. I dette protein, er et netværk dannes, når Q37, en overflade aminosyre rester, danner en hydrogenbinding med aminosyre rester Y86 og interagerer med aminosyre rester D82 via en bro vandmolekyle. Billede høflighed Raj Pokkuluri.

Antistoffer er proteiner produceret af mennesker og dyr til at forsvare sig mod infektioner, de er også brugt til at diagnosticere og behandle nogle sygdomme og opdage toksiner og patogener. "Det primære problem med antistoffer, er, at de er skrøbelige og kortvarige uden for køligere temperatur-kontrollerede miljøer, hvilket gør deres anvendelighed som regel begrænset til laboratorie-applikationer," sagde Argonne senior biofysiker Fred Stevens, projektets principal investigator.

Konkret, "stabiliseret antistoffer, med fuld funktionalitet, kan bruges i diagnostik og afsløring kits, der kan overleve i mindre end optimale miljøer og være i beredskab til år ad gangen," Stevens sagde. "De kunne bruges til at bekæmpe sygdomme som kræft. De kan også bruges som grundlag for biosensorer, der løbende kan registrere for patogener såsom botulinum, ricin og miltbrand på steder som lufthavne og metrostationer-steder, hvor det i øjeblikket ikke muligt at give løbende påvisning af patogener, fordi antistoffer ikke kan tåle de miljømæssige forhold. "

Argonne har ydet støtte mod Stevens 'forskning. Tidligere forskning finansieret af National Institutes of Health viste, at det var muligt at stabilisere antistoffer efter en gruppe under ledelse af Stevens uventet opdaget, at naturlige antistoffer, der indeholder stabiliserende aminosyre udskiftninger.

Antistoffer består af fire polypeptider-to lette kæder og to tunge kæder. Disse kæder består af moduler kendt som konstant og variabel domæner. Den lette og tunge kæde har hver en variabel domæne, der kommer sammen for at danne antigenet bindingssted. På grund af den store mangfoldighed af aminosyrer i den variable domæner, er forskellige antistoffer i stand til at interagere med et effektivt ubegrænset antal af mål.

Nogle gange denne variation kommer på en pris, den amyloid-dannende lyskæder var mindre stabil end deres normale kolleger. Men selv amyloid-dannende lys kæder har aminosyresubstitutioner, der forbedrer stabiliteten. Når syv af disse aminosyre ændringer blev indført til en amyloid-dannende variabel domæne, var en milliard gange forbedring i termodynamisk stabilitet opnået afspejler en langt større andel af indfødte protein folder til udfoldede proteiner-en stor determinate antistof holdbarhed.

"Vores arbejde på dette detaljerede niveau, havde lært os, at antistof stabilisering er muligt, men vi havde brug for at finde ud af, om antistoffer kunne stabiliseres uden at kompromittere deres funktion og gøre det med moderat eksperimenterende investeringer," Stevens sagde. Nyere arbejde tyder disse mål er potentielt opnåelige. Proaktivt at forbedre stabiliteten af ​​et andet antistof variabel domæne, Argonne forskere udarbejdede en kort liste over 11 kandidat aminosyre ændringer. Fire af aminosyren ændringer forbedret antistof stabilitet og når de kombineres i det oprindelige domæne, de gav en 2.000-fold forbedring i stabilitet.

En opfølgende eksperiment ved hjælp af en funktionel antistof fragment var i stand til at forbedre antistof stabilitet sammenlignelig, uden tab af antistof funktionalitet. Begge eksperimenter kræves cirka en måned til at udføre i stedet for den potentielt ubestemt tid, der kræves for de fleste protein stabilisering projekter.

Der er en sammenhæng mellem termodynamiske stabilitet og termiske stabilitet, den milliard gange forbedring i termodynamisk stabilitet steg den termiske modstand af protein til opvarmning, hvilket resulterer i en "smeltepunkt" omkring 160 grader Fahrenheit. "Men stadig ubesvarede er, om det er muligt at være overbevist om at forbedre stabiliteten af ​​eventuelle antistof genereret mod et bestemt mål," Stevens sagde. "Vores forskning viser, at stabilisering af antistoffer er muligt. Vi forventer, at det kunne være muligt at generere data til vejledning stabilisering af enhver fremtidig antistof i den nærmeste fremtid."

Argonne Office of Technology Transfer søger aktivt deltagelse fra industrien i forbindelse med licensaftaler samt midler til videre udvikling af denne teknologi.

Last Update: 6. October 2011 12:14

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit