Метод направленной эволюции ускоряет поиск перспективных антител

Ученые разработали методику, которая может значительно сократить время обнаружения потенциальных новых лекарств на основе антител.

Антитела, производимые организмом или синтезируемые в лаборатории, используются для лечения многих заболеваний. Однако перспективные кандидаты часто теряют активность при масштабировании производства из-за агрегации — слипания и нарушения структуры хрупких белков.

Восьмилетнее сотрудничество ученых из Университета Лидса и компании AstraZeneca привело к созданию техники, позволяющей отсеивать фрагменты антител, склонные к агрегации, на гораздо более ранних этапах открытия лекарств. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Доктор Дэвид Броквелл: "Проблема в том, что неудачи кандидатов часто проявляются только на поздней стадии промышленного производства. Наше исследование переворачивает эту проблему с ног на голову".

Как работает скрининг

Целевые белки-антитела встраивают в центр фермента, расщепляющего антибиотики, в бактерии E. coli. Это напрямую связывает устойчивость бактерий к антибиотику со склонностью фрагмента антитела к агрегации.

Простой результат — рост бактерий на агаре с антибиотиком — показывает, переживет ли белок производственный процесс:

• Если белок нестабилен (разворачивается или слипается), фермент неактивен, и антибиотик убивает бактерии.
• Если белок стабилен, бактерии проявляют устойчивость и растут.

Ученые отбирают выжившие бактерии, определяют последовательность встроенного белка и выбирают наиболее стабильные последовательности для дальнейшей разработки. Весь цикл занимает около месяца.

Направленная эволюция

Метод идет дальше, используя принцип направленной эволюции. Эволюционное давление (антибиотик) отбирает бактерии, производящие варианты белков, которые не агрегируют.

Последовательности белков из выживших бактерий секвенируют и оценивают. После проверки, что новые антитела по-прежнему эффективно связываются с мишенью, их берут в разработку.

Профессор Шина Рэдфорд: "Мы позволяем эволюционному отбору изменить последовательности белков за нас... Природа выполняет тяжелую работу, устраняя необходимость в трудоемком 'рациональном дизайне'".

Собранные данные о последовательностях заносят в базу. По мере ее роста, с помощью искусственного интеллекта, можно будет предсказывать, какие белки можно масштабировать для производства, без проведения экспериментов.

Доктор Дэвид Лоу (AstraZeneca): "Объединив экспертизу AstraZeneca в открытии антител и мировые знания Центра Астбери о структуре белков, мы создали высокопроизводительный метод для быстрой эволюции белков с лучшими свойствами".