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

Teknikk kan føre til bedre Biosensorer, Disease Therapeutics og diagnostiske reagenser

Published on September 3, 2009 at 10:25 AM

Forskere ved US Department of Energy i Argonne National Laboratory har utviklet en systematisk metode for å forbedre stabiliteten av antistoffer. Teknikken kan føre til bedre biosensorer, sykdom legemiddelselskap og diagnostiske reagenser og ikke-laboratorie applikasjoner, inkludert miljøtiltak.

Protein stabilitet oppstår fra nettverk av inter-atomic interaksjon. I dette proteinet, er et nettverk dannes når SP37, en overflate aminosyre rester, danner en hydrogen bånd med aminosyre rester Y86 og samhandler med aminosyre rester D82 gjennom en bridging vannmolekyl. Bilde gjengitt med tillatelse Raj Pokkuluri.

Antistoffer er proteiner som produseres av mennesker og dyr for å forsvare seg mot infeksjoner, de er også brukt til å diagnostisere og behandle enkelte sykdommer og oppdage giftstoffer og patogener. "Det primære problemet med antistoffer er at de er skjøre og kortvarige utenfor kjøligere temperatur-kontrollerte miljøer, noe som gjør nytten vanligvis begrenset til laboratoriet," sier Argonne senior biofysiker Fred Stevens, prosjektets prinsipp etterforsker.

Spesielt "stabilisert antistoffer, med full funksjonalitet, kan brukes i diagnostikk og påvisning kits som kan overleve på mindre enn optimalt miljøer og være lagret i flere år av gangen," Stevens sa. "De kan brukes til å bekjempe sykdommer som kreft. De kan også brukes som grunnlag for biosensorer som kan kontinuerlig oppdage for patogener som botulinum, ricin og anthrax på steder som flyplasser og undergrunnsstasjoner-steder der det er for øyeblikket ikke mulig å gi løpende påvisning av patogener fordi antistoffene ikke kan tolerere de miljømessige forhold. "

Argonne har gitt midler mot Stevens 'forskning. Tidligere forskning finansiert av National Institutes of Health viste at det var mulig å stabilisere antistoffer etter at et team ledet av Stevens uventet oppdaget at naturlige antistoffer inneholder stabiliserende aminosyre erstatninger.

Antistoffer består av fire polypeptider to lette kjeder og to tunge kjettinger. Disse kjedene er bygd opp av moduler som kalles konstant og variabel domener. Den lette og tunge kjeden hver har en variabel domene, som kommer sammen for å danne antigen binding nettstedet. På grunn av det store mangfoldet av aminosyrer i den variable domener, ulike antistoffene er i stand til å kommunisere med en effektiv ubegrenset antall mål.

Noen ganger er denne variasjonen kommer til en pris, det amyloid-forming lette kjedene var mindre stabile enn deres normale kolleger. Men selv amyloid-forming lette kjedene har aminosyresubstitusjoner som forbedrer stabiliteten. Når syv av disse aminosyre endringene ble innført i en amyloid-forming variable domene, var en milliard ganger forbedring i termodynamisk stabilitet fått reflekterer en mye høyere andel av naturlig protein folder til utbrettet proteiner-en stor determinate av antistoff holdbarhet.

"Vårt arbeid på dette detaljert nivå hadde lært oss at antistoff stabilisering er mulig, men vi trengte for å finne ut om antistoffer kunne stabiliseres uten å svekke deres funksjon og gjøre det med moderate eksperimentelle investering" Stevens sa. Nyere arbeider antyder disse målene er potensielt oppnåelig. Å proaktivt forbedre stabiliteten til et annet antistoff variabel domene, trakk Argonne forskere opp en kort liste på 11 kandidater aminosyre endringer. Fire av aminosyren endringene forbedret antistoff stabilitet og kombinert sammen i den opprinnelige domene, forutsatt at de en 2000-fold forbedring i stabilitet.

En oppfølging eksperimentere med en funksjonell antistoffragment var i stand til å forbedre antistoff stabilitet sammenlignbare, uten tap av antistoff funksjonalitet. Begge forsøkene som kreves cirka en måned å oppnå i stedet for potensielt åpne tiden som kreves for de fleste protein stabilisering prosjekter.

Det er en sammenheng mellom termodynamisk stabilitet og termisk stabilitet, den milliard-fold forbedring i termodynamisk stabilitet økte den termiske motstanden i protein til oppvarming, noe som resulterer i en "smeltetemperatur" på ca 160 grader Fahrenheit. "Men, fortsatt ubesvart er om det er mulig å være trygg på å forbedre stabiliteten av eventuelle antistoffer genereres mot et bestemt mål," Stevens sa. "Vår forskning viser at stabilisering av antistoffer er mulig. Vi anslår at det kunne være mulig å generere data for å veilede stabilisering av enhver fremtidig antistoff i nær fremtid."

Argonne Office of Technology Transfer er aktivt søker deltakelse fra industrien for lisensiering, samt finansiering for videre utvikling av denne teknologien.

Last Update: 25. October 2011 06:33

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