ДНК-оригами может точно измерить, как антитела взаимодействуют с несколькими антигенами

        

Используя ДНК-оригами – ДНК-дизайн точных наноструктур – ученые из Каролинского института в сотрудничестве с исследователями из Университета Осло смогли продемонстрировать наиболее точное расстояние между плотно упакованными антигенами, чтобы получить самую сильную связь с антителами в иммунной системе. Исследование, которое опубликовано в журнале Nature Nanotechnology может иметь значение для разработки вакцин и иммунотерапии, используемых при раке.

Вакцины работают, тренируя иммунную систему с безвредными смесями антигенов (чужеродные вещества, которые вызывают реакцию в иммунной системе), например, от вируса. Когда организм подвергается воздействию вируса, иммунная система распознает антигены, которые несет вирус, и способна эффективно предотвратить инфекцию.

Сегодня во многих новых вакцинах используется так называемая «индикация частиц», что означает, что антигены вводятся в организм / представляются иммунной системе в виде частиц с множеством антигенов, плотно упакованных на поверхности. Частичное проявление антигенов в некоторых случаях лучше работает в качестве вакцины, чем просто предоставление бесплатных антигенов, и одним из примеров является вакцина против ВПЧ, которая защищает от рака шейки матки.

Антитела или иммуноглобулины, возможно, самая важная часть защиты организма от инфекции, очень эффективно связывают антигены. Антитела имеют Y-образную структуру, где каждая «рука» может связывать антиген. Таким образом, каждая молекула антитела обычно может связывать две молекулы антигена.

Удалось точно измерить расстояния для лучшего связывания

В текущем исследовании исследователи исследовали, насколько близко и насколько далеко друг от друга могут быть упакованы антигены без существенного влияния на способность антитела связывать обе молекулы одновременно.

«Мы впервые смогли точно измерить расстояния между антигенами, которые приводят к лучшему одновременному связыванию обоих плеч различных антител. Расстояния примерно 16 нанометров обеспечивают самую сильную связь», – говорит Бьорн Хегберг, доцент в кафедрой медицинской биохимии и биофизики Каролинского института, руководившей исследованием.

Исследование также показывает, что иммуноглобулин М (IgM), первое антитело, вовлеченное в инфекцию, имеет значительно больший охват, то есть способность связывать два антигена, чем считалось ранее. IgM также имеет значительно больший охват, чем антитела IgG, продуцируемые на более поздней стадии инфекции.

ДНК-оригами – относительно новая техника

Технология, которую использовали ученые, основана на относительно новой технике, известной как ДНК-оригами, которая используется с 2006 года и позволяет создавать точные наноструктуры с использованием ДНК. Однако только в последние годы ученые научились использовать эту технику в биологических исследованиях. Приложение, использованное в исследовании, было недавно разработано.

«Поместив антигены в эти структуры ДНК-оригами, мы можем изготовить поверхности с точным расстоянием между антигенами и затем измерить, как различные типы антител связываются с ними. Теперь мы можем точно измерить, как антитела взаимодействуют с несколькими антигенами таким образом, чтобы раньше было невозможно », – говорит Бьорн Хегберг.

Результаты могут быть использованы для лучшего понимания иммунного ответа, например, почему B-лимфоциты, тип лейкоцитов, так эффективно активируются вакцинами с дисплеем частиц, и для разработки более эффективных антител для иммунотерапии при лечении рака.

Важная информация для индивидуального лечения

Исследование проводилось в тесном сотрудничестве с Лабораторией адаптивного иммунитета и гомеостаза под руководством Яна Терье Андерсона в Университетском госпитале Осло и Осло.

«Мы изучаем взаимосвязь между структурой и функцией антител. Такое понимание важно, когда мы разрабатываем новое поколение вакцин и антител для индивидуального лечения серьезных заболеваний. Мы давно ищем новые методы, которые могут помочь мы подробно рассмотрим, как различные антитела связываются с антигенами. Сотрудничество с Бьёрном Хегбергом открыло совершенно новые двери », – говорит Ян Терье Андерсен.

Источник:

https://ki.se/en/news/dna-origami-a-precise-measuring-tool-for-optimal-antibody-effectiveness

      

Source link