Gli scienziati di Scripps Research hanno risolto un problema importante nella chimica e nello sviluppo di farmaci utilizzando "miniecosistemi" delle dimensioni di una goccia per vedere rapidamente se una molecola può funzionare come potenziale terapeutico.

Come riportano oggi sul giornale Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , il nuovo metodo consentirà ai ricercatori di risparmiare tempo e finanziamenti, testando simultaneamente come i farmaci candidati si legano ai loro bersagli cellulari e alterano la funzione cellulare. Gli scienziati di Scripps Research hanno utilizzato la tecnica per valutare il potenziale terapeutico degli anticorpi, Proteine ​​del sistema immunitario a forma di Y che sono al centro di molte ricerche sulla scoperta di farmaci.

"Ciò potrebbe far risparmiare molto tempo nella scoperta di farmaci riducendo i passaggi necessari per valutare i candidati ai farmaci, "dice Tianqing Zheng, dottorato di ricerca, associato post-dottorato nel campus della California di Scripps Research e primo autore del nuovo studio.

Lo studio si basa su 30 anni di ricerca condotta dall'autore senior dello studio Richard Lerner, dottore, Lita Annenberg Hazen Professore di immunochimica presso Scripps Research, sfruttare la visualizzazione dei fagi anticorpali, una tecnologia che gli scienziati possono utilizzare per etichettare e testare gli anticorpi per la loro capacità di legarsi a un bersaglio biologico. La tecnologia di visualizzazione dei fagi anticorpali ha dato impulso allo sviluppo di prodotti farmaceutici, dai farmaci antitumorali al blockbuster terapeutico Humira.

Ma gli scienziati che utilizzano questo metodo devono ancora affrontare un collo di bottiglia:nel vasto gruppo di anticorpi con un'affinità di legame per il bersaglio della malattia, ci possono essere solo pochi anticorpi che hanno le giuste funzioni biologiche. Testare la funzionalità di questi anticorpi aggiunge tempo e denaro al processo di scoperta dei farmaci.

Il nuovo metodo del miniecosistema verifica l'affinità e la funzione allo stesso tempo. I miniecosistemi sono contenuti in goccioline delle dimensioni di un picolitro, o un trilionesimo di litro. In questi spazi angusti, i ricercatori hanno riunito una cellula di mammifero e batteri E. coli. I batteri producono fagi che fungono da vettori per i candidati farmaci anticorpali. Questi anticorpi sulla superficie dei fagi possono interagire con la cellula di mammifero nello stesso miniecosistema.

"La co-coltivazione di cellule di mammiferi e batteri in mini-ecosistemi consente di selezionare anticorpi funzionali direttamente con la visualizzazione dei fagi, " dice Zheng.

La cellula di mammifero nella gocciolina è progettata per esprimere una proteina fluorescente se adeguatamente mirata da un anticorpo. Ciò significa che in un solo passaggio, gli scienziati possono testare l'affinità e la funzione degli anticorpi, potenzialmente rendendo la scoperta di farmaci più efficace in termini di tempo e costi.

Per testare il loro nuovo sistema, i ricercatori hanno generato rapidamente milioni di miniecosistemi con cellule di mammiferi e batteri che producono anticorpi legati ai fagi. Hanno testato questi anticorpi contro un vero bersaglio biologico:un recettore sulle cellule cerebrali, chiamato TrkB.

Il sistema ha funzionato. Oltre a ciò, i ricercatori sono rimasti sorpresi nel vedere che gli anticorpi hanno fatto un lavoro migliore nel prendere di mira TrkB quando sono attaccati al fago, piuttosto che il solo anticorpo, come erano stati negli studi precedenti.

Zheng afferma che il prossimo passo è applicare questo metodo per selezionare anticorpi funzionali contro molti altri bersagli di interesse.

Ulteriori autori dello studio, "Selezione di anticorpi mediante cocoltivazione clonale di Escherichia coli e cellule eucariotiche nei miniecosistemi, " erano Jia Xie, Lacey Douthit e Peng Wu di Scripps Research; Zhuo Yang della ShanghaiTech University; e Bingbing Shi dell'Università di Pechino e dell'Università di Hong Kong.