Piccole proteine (tonalità più scura) progettate per legarsi al recettore dell'insulina (a sinistra) e a un componente del virus dell'influenza (a destra). Credito:Ian C. Haydon/Institute for Protein Design
Un team di scienziati ha creato un nuovo potente metodo per generare farmaci proteici. Usando i computer, hanno progettato molecole che possono colpire importanti proteine del corpo, come il recettore dell'insulina, così come le proteine vulnerabili sulla superficie dei virus. Ciò risolve una sfida di lunga data nello sviluppo di farmaci e può portare a nuovi trattamenti per cancro, diabete, infezioni, infiammazioni e oltre.
La ricerca, pubblicata oggi sulla rivista Nature , è stato guidato da scienziati nel laboratorio di David Baker, professore di biochimica presso la University of Washington School of Medicine e vincitore del Breakthrough Prize 2021 in Life Sciences.
"La capacità di generare nuove proteine che si legano strettamente e in modo specifico a qualsiasi bersaglio molecolare desiderato è un cambio di paradigma nello sviluppo di farmaci e nella biologia molecolare in senso più ampio", ha affermato Baker.
Gli anticorpi sono oggi i farmaci a base di proteine più comuni. In genere funzionano legandosi a uno specifico bersaglio molecolare, che quindi viene attivato o disattivato. Gli anticorpi possono trattare un'ampia gamma di disturbi della salute, inclusi COVID-19 e cancro, ma generarne di nuovi è difficile. Gli anticorpi possono anche essere costosi da produrre.
Un team guidato da due studiosi post-dottorato nel laboratorio Baker, Longxing Cao e Brian Coventry, ha unito i recenti progressi nel campo della progettazione di proteine computazionali per arrivare a una strategia per la creazione di nuove proteine che legano i bersagli molecolari in un modo simile agli anticorpi. Hanno sviluppato un software in grado di scansionare una molecola bersaglio, identificare potenziali siti di legame, generare proteine mirate a quei siti e quindi selezionare milioni di proteine di legame candidate per identificare quelle che hanno maggiori probabilità di funzionare.
Il team ha utilizzato il nuovo software per generare proteine di legame ad alta affinità contro 12 bersagli molecolari distinti. Questi bersagli includono importanti recettori cellulari come TrkA, EGFR, Tie2 e il recettore dell'insulina, nonché proteine sulla superficie del virus dell'influenza e SARS-CoV-2 (il virus che causa il COVID-19).
"Quando si tratta di creare nuovi farmaci, ci sono obiettivi facili e ci sono obiettivi difficili", ha affermato Cao, che ora è assistente professore alla Westlake University. "In questo documento, mostriamo che anche bersagli molto difficili sono suscettibili di questo approccio. Siamo stati in grado di creare proteine leganti ad alcuni bersagli che non avevano partner di legame o anticorpi noti"
In totale, il team ha prodotto oltre mezzo milione di proteine leganti candidate per i 12 bersagli molecolari selezionati. I dati raccolti su questo ampio pool di proteine leganti candidate sono stati utilizzati per migliorare il metodo generale.
"Non vediamo l'ora di vedere come queste molecole potrebbero essere utilizzate in un contesto clinico e, soprattutto, come questo nuovo metodo di progettazione di farmaci proteici potrebbe portare a composti ancora più promettenti in futuro", ha affermato Coventry. + Esplora ulteriormente
