Исследователи используют ДНК-оригами для повышения эффективности антител, используемых в вакцинах и иммунотерапии

16 января 2019 года

Исследователи из Karolinska Institutet в сотрудничестве с учеными из Университета Осло использовали ДНК-оригами – конструкцию точных наноструктур на основе ДНК – и продемонстрировали наиболее точную длину между плотно упакованными антигенами для получения наиболее прочной связи с антитела в иммунной системе.

Используя ДНК-оригами, исследователи теперь смогли точно измерить расстояния между антигенами, с которыми антитела преимущественно связываются. (Изображение предоставлено: Björn Högberg)

Исследование, опубликованное в журнале Nature Nanotechnology может иметь огромное значение для разработки иммунотерапии и вакцин, используемых для лечения рака.

Вакцины работают с использованием безвредных смесей антигенов (чужеродных веществ, которые активируют реакцию в иммунной системе) вируса, например, для тренировки иммунной системы. После воздействия на организм вируса иммунная система выявляет антигены, переносимые вирусом, и способна эффективно ингибировать инфекцию.

В настоящее время в различных новых вакцинах используется так называемый «дисплей частиц», что позволяет предположить, что антигены вводятся в организм, или иммунная система представлена ​​антигенами в форме частиц, где имеется множество антигенов. плотно упакован на поверхности. В некоторых случаях отображение частиц антигенов работает лучше, чем вакцинация, в отличие от простого предоставления бесплатных антигенов; Вакцина против ВПЧ является одним из таких примеров, который защищает от рака шейки матки.

Антигены очень эффективно связаны антителами или иммуноглобулинами, которые являются наиболее важной частью защиты организма от инфекции. Антиген может связываться в каждой «руке» Y-образной структуры антител. Таким образом, обычно две молекулы антигена могут быть связаны с каждой молекулой антитела.

Удалось точно измерить расстояния для лучшего связывания

В этом исследовании ученые проанализировали самое близкое и самое дальнее расстояние, на которое антигены могут быть упакованы друг от друга, не оказывая значительного влияния на способность антитела связывать обе молекулы одновременно.

Впервые мы смогли точно измерить расстояния между антигенами, которые приводят к лучшему одновременному связыванию обеих групп различных антител. Расстояния приблизительно 16 нанометров обеспечивают самую сильную связь .

Бьёрн Хегберг, профессор кафедры медицинской биохимии и биофизики, Каролинский институт.

Исследование, которое было проведено Бьёрном Хегбергом, также демонстрирует, что иммуноглобулин М (IgM), антитело, которое должно быть сначала вовлечено в инфекцию, имеет значительно больший охват или потенциал для связывания двух антигенов, чем считалось ранее. , IgM также обладает значительно большей досягаемостью по сравнению с антителами IgG, синтезируемыми на более поздней стадии инфекции.

ДНК-оригами, относительно новая техника

Технология, используемая исследователями, основана на сравнительно новом методе, называемом ДНК-оригами, который используется с 2006 года. Этот метод позволяет создавать точные наноструктуры с использованием ДНК. Тем не менее, исследователи научились применять этот метод в биологических исследованиях только в последние годы. Приложение, используемое в этом исследовании, было разработано заново.

Поместив антигены на 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, который ранее был невозможен .

Бьёрн Хегберг, профессор кафедры медицинской биохимии и биофизики, Каролинский институт.

Результаты могут быть применены для лучшего понимания иммунного ответа, например, причины эффективной активации B-лимфоцитов, разновидности лейкоцитов, с помощью вакцин для демонстрации частиц, а также для выработки лучших антител для иммунотерапия для лечения рака.

Важная информация для индивидуального лечения

Исследование проводилось в тесном сотрудничестве с Лабораторией адаптивного иммунитета и гомеостаза, возглавляемой Яном Терье Андерсоном, 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 долго искали новые методы, которые могут помочь нам получить детальное представление о том, как различные антитела связываются с антигенами. Сотрудничество с Бьёрном Хегбергом открыло совершенно новые двери .

Ян Терье Андерсен, заведующий лабораторией адаптивного иммунитета и гомеостаза, Университет Осло.

Шведский исследовательский совет, Шведский фонд стратегических исследований, Фонд Кнута и Алисы Валленберг, Институт StratRegen / Karolinska и Исследовательский совет Норвегии финансировали исследования.

(Видео предоставлено Каролинским институтом)

Source link