科学者は音波を使用して、合成抗体が抗原標的にどの程度よく結合するかをテストします

2023 年 6 月 7 日

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セルプレス著

私たちは、酵素反応、抗体結合、薬剤への反応などの重要なプロセスを一時的なタンパク質間結合に依存しています。 これらの結合を正確に特徴付けることができることは、潜在的な治療法の性能をテストするために重要ですが、現在利用可能な方法では、単一結合レベルで情報を提供するか、または多数の結合をテストするかのいずれかの能力に限界があります。

6 月 7 日付けの Biophysical Journal で、研究者らは、私たちの体内で経験するのと同様の負荷下でタンパク質間の結合の強さと持続時間を測定する、より利用しやすい方法を発表しました。 この方法では、音波を使用して結合したタンパク質を引き離し、DNA リードを使用して 2 つのタンパク質を近づけて、結合が切れた後に再結合できるようにします。 この技術革新により、同じタンパク質の結合を最大 100 回再テストできるようになり、分子の老化に伴って結合強度がどのように変化するかについて貴重な情報が得られます。

「私たちは、さまざまな種類の結合に適用するのに十分なモジュール性があり、妥当なスループットを備え、現在は光ピンセットや磁気ピンセットなどの非常に洗練された技術でのみ利用できる高い分子精度に達する方法を提案したいと考えました。専門家以外には理解するのが難しい」と、主著者で国立科学研究センター（CNRS）の生物物理学者ローラン・リモジン氏は言う。

これを行うために、リモジン氏のチームはマルセイユとパリの同僚と協力して、多くの分子ペアを同時にテストできる音響力分光法と、同じ結合を繰り返しテストできるDNA足場という2つの既存技術を組み合わせた。

音響力分光法では、液体で満たされたチャンバー内で結合タンパク質のペアがテストされます。 タンパク質は DNA 足場によって拘束され、DNA の一方の鎖が最初のタンパク質をチャンバーの底に付着させ、もう一方の鎖が 2 番目のタンパク質を小さなシリカビーズに付着させます。 研究者らがチャンバーに音波を吹き付けると、波の力でシリコンビーズとそれに付着しているタンパク質がチャンバーの底から引き離される。 力が十分に強い場合、この引っ張り動作により 2 つのタンパク質間の結合が破壊されます。 しかし、この新しい方法では、DNA の 3 番目の鎖が鎖の役割を果たし、タンパク質の結合が切れた後もタンパク質を近くに保ちます。

「私たちの方法の独創性は、両側の2本の鎖に加えて、中央に2本の鎖を接続し、破断時にタンパク質を一緒に保つ紐があることです」とリモジン氏は言います。 「このリードがなければ外れてしまったことは元に戻せませんが、これによりほぼ何度でも測定を繰り返すことができます。」

概念実証として、研究チームはこの技術を使用して、生物医学的に興味深い 2 つの単一分子相互作用、つまりタンパク質と免疫抑制剤ラパマイシンの間の結合、および単一ドメイン抗体と HIV-1 抗原の間の結合を特徴づけました。

研究者らは、顕微鏡を使用してこれらの結合と破壊のサイクルを観察しました。 同じタンパク質間結合を複数回テストできることは、分子的に同一のペア間の変動を調査するために重要です。 また、研究者は、分子の老化に伴ってこれらの相互作用がどのように変化するかを調べることもでき、これは薬物や抗体の半減期を決定する上で重要となる可能性があります。

「このツールを使用すると、分子の不均一性と分子の老化に関するアイデアをより深く掘り下げ、実際に実験的に調査する方法が得られます」とリモジン氏は言います。 「私たちや他の人々は、これらの特性を特徴付けることが、機械的な力が関与する状況で機能する必要がある将来の治療法を設計するのに非常に役立つのではないかと考えています。」

詳しくは： DNA 足場と音響力分光法を組み合わせて個々のタンパク質結合を特徴付ける、Biophysical Journal (2023)。 DOI: 10.1016/j.bpj.2023.05.004

雑誌情報:生物物理学ジャーナル

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