繞過一個主要的研究障礙，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種創(chuàng)造有價值的抗體的新方法，而不需要......駱駝?一個鮮為人知的事實是，駱駝，羊駝，駱駝和駱駝科的其他成員制造了一類獨特的抗體，使科學(xué)家能夠確定體內(nèi)其他不可能研究的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，了解這些蛋白質(zhì)是如何發(fā)生故障的在疾病和設(shè)計新的藥物作用于他們。

正如人們可能想象的那樣，利用這種進(jìn)化偶然事件有不利之處。

首先，并非所有需要駱駝抗體進(jìn)行實驗的研究人員都可以使用美洲駝(或羊駝或駱駝)設(shè)施。其次，雖然動物沒有受到傷害，但接種它們以產(chǎn)生所需的抗體是昂貴的，每次嘗試需要長達(dá)六個月并且通常不起作用。

因此，哈佛醫(yī)學(xué)院的生物化學(xué)家Andrew Kruse和舊金山加利福尼亞大學(xué)的Aashish Manglik聯(lián)手打造了一種無駱駝的解決方案：專門設(shè)計的酵母小瓶。

2月12日在自然結(jié)構(gòu)和分子生物學(xué)中描述的酵母方法可以在研究人員自己的實驗室的試管中完成。這組作者說，它比駱駝疫苗接種和之前試圖規(guī)避駱駝科動物的成功率更高，周轉(zhuǎn)時間更快。

這也標(biāo)志著第一次為非營利組織免費提供駱駝旁路系統(tǒng)。

“真的需要這樣的東西，”克魯斯說。“這是低技術(shù)，投資時間短，大多數(shù)蛋白質(zhì)成功的可能性很大。”

他說：“多年來一直在努力用駱駝來確定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的人現(xiàn)在正在接受它們。”

鎖和鑰匙

駱駝抗體的活性區(qū)段通常稱為納米抗體，因為它們可以比常規(guī)抗體小得多。美洲駝納米抗體可能僅結(jié)合特定蛋白質(zhì)的特定構(gòu)象 - 例如“開放”或“封閉”。納米抗體還可以結(jié)合具有挑戰(zhàn)性的蛋白質(zhì)，例如在油性細(xì)胞膜中起作用的受體。

像Kruse和Manglik這樣的結(jié)構(gòu)生物學(xué)家希望找到與其感興趣的蛋白質(zhì)相匹配的精確納米抗體，這樣他們就可以將蛋白質(zhì)鎖定在一個位置并進(jìn)行測試以確定其原子結(jié)構(gòu)。學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)使他們能夠研究蛋白質(zhì)的工作原理，并為設(shè)計針對它的藥物提供藍(lán)圖。

納米抗體為生物醫(yī)學(xué)科學(xué)打開了長門鎖。例如，他們讓研究人員第一次看到腎上腺素和阿片類藥物等神經(jīng)遞質(zhì)如何與大腦中的受體結(jié)合。

科學(xué)家們只需要一種更簡單的方法來找到鑰匙。

發(fā)光成功

現(xiàn)在，一個想要研究一種困難的膜蛋白的科學(xué)家必須費力地產(chǎn)生幾毫克的蛋白質(zhì)，用它接種美洲駝 - 通常通過第三方服務(wù)完成 - 并希望動物的免疫系統(tǒng)做出反應(yīng)。只有這樣，她才能在血液樣本中搜索抗體，并希望有足夠的可以使用。

相比之下，Kruse和Manglik的研究團(tuán)隊由第一作者Conor McMahon領(lǐng)導(dǎo)，他是Kruse實驗室的博士后研究員，使用酵母細(xì)胞創(chuàng)建了一個包含5億個駱駝抗體的文庫。

每種酵母細(xì)胞都有一種略微不同的納米抗體拴在其表面，由一塊略有不同的合成DNA制成。

研究人員將所有酵母混合在一起并凍結(jié)它們以便妥善保管。任何時候他們想要進(jìn)行實驗，他們只需解凍試管的價值：微型美洲駝免疫系統(tǒng)。(該管含有10至20倍的量，以確保包含至少一種獨特的抗體。)

該團(tuán)隊開發(fā)了一種方法，科學(xué)家現(xiàn)在不用注射美洲駝，而是用熒光分子標(biāo)記他們感興趣的蛋白質(zhì)并將其添加到試管中。具有識別蛋白質(zhì)的表面納米體的酵母會發(fā)光。

研究人員然后使用熒光激活細(xì)胞分選或FACS將發(fā)光酵母與其余酵母分開。

他們對那些發(fā)光酵母細(xì)胞的DNA進(jìn)行測序，以了解納米抗體是什么。然后，他們可以根據(jù)需要使用大腸桿菌來生長許多納米抗體。

整個過程需要三到六周而不是三到六個月。

錢無所事事，酵母免費

該團(tuán)隊測試了它的酵母系統(tǒng)中的兩種蛋白質(zhì)：β-2腎上腺素能受體，與哮喘有關(guān)，以及腺苷受體，這是咖啡因傳遞嗡嗡聲的門戶。在兩種情況下，納米抗體與所需受體結(jié)合，僅與該受體結(jié)合，并且僅在其“開啟”時與其結(jié)合。

“我們發(fā)現(xiàn)酵母衍生的納米抗體可以完成所有來自美洲駝的抗體，”Kruse說。

該團(tuán)隊現(xiàn)在向任何想要它們的非營利實驗室免費提供小瓶酵母混合物和使用說明。商業(yè)公司可以許可酵母。“我們做了一大批，”麥克馬洪說，所以有很多東西要去。

在論文發(fā)表之前，已有40多個實驗室要求使用小瓶。

“納米抗體正在為生物靶點開發(fā)藥物成為可能，因為抗體只是太大而無法擊中，”Manglik說。“通過快速簡便地發(fā)現(xiàn)納米抗體，我們希望我們的平臺能夠大大加速這項令人興奮的技術(shù)的潛在應(yīng)用。”

麥克馬洪補(bǔ)充說：“我認(rèn)為我們會看到讓動物免疫系統(tǒng)消失的東西。”“這是新技術(shù)。它只會變得更好。希望它能夠運(yùn)作得更好或更好，所以我們不再需要美洲駝了。”