Исследователи раскрыли потенциал генетической гликоинженерии для развития технологий вакцин и терапевтических средств

Новая платформа для гликоинженерии, созданная лабораторией доцента Криса Лок-То Шама из Медицинской школы Йонг Лоо Лин Национального университета Сингапура (NUS Medicine), может революционизировать будущее производство вакцин и терапевтических средств для борьбы с инфекционными заболеваниями. Гликоинженерия направлена на манипулирование сахарами для производства полезных углеводов. Эта инновационная платформа упрощает настройку и производство углеводов, известных как гликаны, которые играют решающую роль в различных терапевтических применениях.

Ферменты, добавляющие сахара, — гликозилтрансферазы (GTs), — производят гликаны и контролируют их структурное разнообразие. Команда обнаружила, что капсульный полисахарид (CPS), сахарный слой, окружающий многие бактерии, обладает чрезвычайным разнообразием, и его ферменты можно использовать для создания множества кастомизированных гликанов.

«Эти ферменты похожи на кубики Lego. Чем больше типов кубиков Lego у вас есть, тем больше уникальных типов гликанов вы можете построить», — объяснил доцент Крис Шам из Департамента микробиологии и иммунологии NUS Medicine.

Обладая этими знаниями, доцент Крис Шам и его аспирант Су Тонг из Департамента микробиологии и иммунологии вместе с командой из Программы трансляционных исследований инфекционных заболеваний NUS Medicine использовали разнообразные пути бактериального CPS и простоту их модификации для создания этой новой платформы гликоинженерии.

Эта платформа обеспечивает повышенную универсальность в модификации GTs, облегчая конструирование новых кастомизированных гликанов. Создание кастомизированных гликанов, необходимых для различных терапевтических применений, требует универсальной платформы, способной к вставке, удалению, замене и общей модификации гликановых связей.

Команда обнаружила, что, ослабляя специфичность транспортеров-предшественников, они могут расширить спектр остатков, попадающих в цитоплазму. Это нововведение позволяет производить кастомизированные гликаны с беспрецедентной гибкостью.

«Процесс настройки гликанов, или гликоинженерия, становится более сложным, поскольку в основном он полагается на in vitro подходы. Эти проблемы влияют на эффективное производство вакцин и других биологических терапевтических средств. Новая платформа обходит эту проблему, демонстрируя возможность генетически манипулировать и конструировать новые гликаны, что порождает новые знания о GTs и, в конечном итоге, знаменует важный прогресс в гликоинженерии», — сказал Су Тонг.

На сегодняшний день команда уже достигла значительных успехов, включая успешный синтез клинически значимых гликанов, таких как антиген Галили, антигены групп крови и антигены Льюиса. Эти гликаны могут способствовать положительным результатам в области трансплантации органов и переливания крови, когда происходит отторжение антител в ситуациях, когда группа крови пациента несовместима с донором, что приводит к тяжелому воспалению и гибели клеток.

Доцент Крис Шам оптимистично оценивает будущее развитие этой платформы гликоинженерии для создания большего количества гликанов для широкого спектра конкретных потребностей. «Текущий фокус — на создании гликанов, встречающихся у млекопитающих, но в будущем команда надеется использовать эту новую платформенную технологию и адаптировать ее к множеству видов бактерий для получения более полезных углеводов для других применений, таких как противодействие иммунологическому параличу и отторжению трансплантата».

Результаты опубликованы в журнале Science Advances.