Wissenschaftler entdecken, wie man Antikörper zur Steuerung chemischer Reaktionen einsetzen kann

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Forscher entwickelten eine Strategie, um funktionale Moleküle mit spezifischen diagnostischen Antikörpern zu synthetisieren.
Antikörper sind bemerkenswerte Biomarker: Sie geben uns Hinweise auf viele Krankheiten und wie unser Immunsystem ihnen begegnet. Nun hat eine Gruppe von Wissenschaftlern der Universität Rom, Tor Vergata (Italien), einen Weg gefunden, sie so umzufunktionieren, dass sie eine spezifische chemische Reaktion auslösen können.
“Wir haben eine Strategie demonstriert, um spezifische Antikörper zu verwenden, um chemische Reaktionen zu steuern, die eine breite Palette von Molekülen bilden, von der Bildgebung bis hin zu therapeutischen Wirkstoffen”, sagt Francesco Ricci, ordentlicher Professor an der Universität Rom Tor Vergata und Seniorautor des Artikels. “Unser Ansatz erlaubt es, ein funktionales Molekül aus inaktiven Vorläufern nur dann zu synthetisieren, wenn ein spezifischer Antikörper in der Reaktionsmischung vorhanden ist.”

Um dieses Ziel zu erreichen, nutzten die Forscher die Vielseitigkeit von synthetischen DNA-Oligonukleotiden und die Vorhersagbarkeit von DNA-DNA-Wechselwirkungen. “Synthetische Oligonukleotide sind erstaunliche Moleküle, sie können mit einer Reihe von reaktiven Gruppen und auch mit Erkennungselementen modifiziert werden, die spezifische Antikörper ansteuern können”, sagt Lorena Baranda, Doktorandin in der Gruppe von Prof. Ricci und Erstautorin des Artikels. “In unserer Arbeit haben wir auf rationale Weise ein Paar modifizierter DNA-Sequenzen entworfen und synthetisiert, die einen spezifischen Antikörper erkennen und an ihn binden können.

Wenn dies geschieht, befinden sich die reaktiven Gruppen, die an den anderen Enden der DNA-Stränge angehängt sind, in unmittelbarer Nähe und ihre Reaktion wird ausgelöst, was letztendlich zur Bildung eines chemischen Produkts führt”, erklärt sie.
Die in dieser Arbeit demonstrierte Strategie kann beispielsweise dazu verwendet werden, die Bildung funktioneller Moleküle, wie z. B. therapeutischer Wirkstoffe, mit Biomarker-Antikörpern zu steuern.

Als Grundsatzbeweis für diese mögliche Anwendung demonstrierten die Forscher die Bildung eines gerinnungshemmenden Wirkstoffs, der die Aktivität von Thrombin hemmen kann, einem Schlüsselenzym der Blutgerinnung und einem wichtigen Ziel für die Behandlung von Thrombose. “Wir haben gezeigt, dass ein spezifischer IgG-Antikörper die Bildung des gerinnungshemmenden Wirkstoffs auslösen kann, der zudem nachweislich die Aktivität von Thrombin effizient hemmt”, sagt Prof. Ricci. “Die Strategie ist hochspezifisch für den jeweiligen Antikörper und zudem programmierbar.

Wir stellen uns vor, dass sie einen neuen Weg zur gezielten Therapie und Diagnostik darstellt”, schließt er.
Referenz: “Using antibodies to control DNA-templated chemical reactions” von Lorena Baranda Pellejero, Malihe Mahdifar, Gianfranco Ercolani, Jonathan Watson, Tom Brown Jr und Francesco Ricci, 7. Dezember 2020, Nature Communications.DOI: 10.1038/s41467-020-20024-3
Die Forschung in dieser Arbeit wurde auch von Gianfranco Ercolani und Malihe Mahdifar von der Universität Rom Tor Vergata und von Jonathan Watson und Tom Brown Jr von der Firma ATDBio, Oxford, UK durchgeführt.

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