Более простой способ доставки антител внутрь клеток

Антитела могут блокировать связывание или изменение формы практически любого белка, предотвращая выполнение им своей функции. Ученые десятилетиями пытались использовать антитела для «отключения» белков внутри клеток, но не было надежного способа доставить их через клеточную мембрану в достаточном количестве.

Исследователи из Penn Engineering нашли способ, позволяющий антителам «проехать» с трансфекционными агентами — положительно заряженными липидными пузырьками, которые биологи используют для доставки ДНК и РНК в клетки. Эти носители принимают только груз с сильным отрицательным зарядом, как у нуклеиновых кислот, но не у антител. Создав отрицательно заряженную цепь аминокислот, которую можно присоединить к любому антителу, не нарушая его функцию, ученые сделали антитела совместимыми с обычными трансфекционными агентами.

Помимо изучения внутриклеточной динамики, исследователи провели функциональные эксперименты, показавшие терапевтический потенциал метода. Одно антитело блокировало белок, который снижает эффективность некоторых лекарств, преждевременно выводя их из клеток. Другое — блокировало белок, участвующий в транскрипции, что может быть еще более фундаментальным способом «выключения» нежелательных белков.

Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, провели профессор Эндрю Цуркас и аспирант Хэджиа Генри Ван.

Проблема существующих методов

Самые эффективные на сегодня методы — микроинъекция антител в цитоплазму или создание пор в мембране электрическими импульсами — неэффективны, трудоемки и сложны для масштабирования.

Вдохновение успехами генной доставки

Ученые решили использовать коммерческие трансфекционные агенты, успешно применяемые для доставки ДНК/РНК. Это позволило бы доставлять антитела в гораздо большее количество клеток и открыть новые эксперименты для биологических лабораторий.

В отличие от «грубого» полного блокирования производства белка с помощью ДНК/РНК, антитела могут точечно ингибировать конкретные функции белка или блокировать только нужные сайты связывания.

Ключевое решение: изменение заряда антител

Основное препятствие — разный заряд. Нуклеиновые кислоты сильно отрицательны, а заряд антител неоднороден. Ученые разработали простой реагент для точного присоединения анионных полипептидов (коротких цепей отрицательно заряженных аминокислот) к любому готовому антителу в один этап, не нарушая его функцию.

Результаты

Ранние методы имели успех в единицах процентов. В экспериментах Penn Engineers до 90% клеток получали достаточно антител для ингибирования целевого белка.

• Ингибирование белка, выводящего низкомолекулярные препараты, позволило убивать клетки в 5 раз меньшей дозой лекарства.
• Было показано блокирование попадания транскрипционного фактора в ядро клетки.

Перспективы

Команда получила грант на расширение работы до исследований in vivo на мышах. Это потребует новых систем доставки к целевым клеткам, но откроет доступ к «неподдающемуся воздействию протеому» — более чем 80% внутриклеточных белков, которые не могут быть ингибированы традиционными низкомолекулярными препаратами.