Ученые Johns Hopkins применили подход, основанный на принципе меньшего, чем больше, при разработке эффективных лекарственных препаратов, которые точно адаптированы к болезнетворным патогенам, таким как вирусы и бактерии, и раковые клетки, любые из которых могут запускать защитные силы иммунной системы организма.
В отчете, который будет опубликован в последнем выпуске журнала Nature Medicine онлайн, октябрь. 31 год, исследователи описывают новый "картирование эпитопа" лабораторный тест, который в течение трех недель может определить уникальный сайт связывания ?? или эпитоп ?? от любого антигена, к которому Т-клетки иммунной системы могут наиболее надежно прикрепляться и атаковать вторгшиеся микробы или ошибочные клетки.
Точно знать, где лучше всего подходит антиген-Т-клетка ?? в местах, где связываются короткие отрезки белков, называемые пептидами, и отображаются на поверхности обрабатывающих антиген клеток иммунной системы ?? по мнению исследователей, является предпосылкой для разработки эффективных и целенаправленных лекарств.
По их словам, определение наилучшего сайта связывания должно ускорить разработку противораковой вакцины, привести к новым диагностическим тестам, которые обнаруживают первое появление раковых клеток задолго до того, как опухоль разовьется, и выявляют трудно диагностируемые расстройства, такие как болезнь Лайма.
"Наша новая упрощенная система воспроизводит то, что происходит в клетках иммунной системы, когда антигены от патогена впервые попадают в организм и должны быть расщеплены на пептиды, чтобы стать видимыми для Т-клеток, одного из двух типов клеток иммунных защитников," говорит иммунолог Шахерезада Садех-Нассери, Ph.D., доцент кафедры патологии, биофизики и биофизической химии Медицинского факультета Университета Джона Хопкинса. "Как только Т-клетки распознают антиген, они захватываются, активируются и призывают другие клетки иммунной системы вступить в борьбу," добавляет Садех-Нассери, старший исследователь группы ученых, разработавших новый процесс картирования эпитопов.
Садег-Нассери говорит, что новый лабораторный тест команды занимает часть времени, которое требуется для текущих методов, которые основаны на секвенировании или идентификации каждого пептида в составе антигена, один за другим. Такое секвенирование может занять месяцы или даже годы, чтобы определить возможные сайты связывания Т-клеток.
"Дополнительное преимущество нашей системы заключается в том, что весь процесс можно выполнить в лаборатории, поэтому нам не нужно проводить тесты на людях," говорит Садех-Нассери, у которого есть патент на новый тест.
Команда Джона Хопкинса, в том числе со-ведущие исследователи Эрайон Ким, доктор философии.D., и Исаму Хартман, Ph.D., также иммунологи, основавшие свой тест на почти 20-летних предыдущих исследованиях команды о том, как клетки иммунной системы избирательно обрабатывают антигены, и о лабиринте возможных комбинаций белков внутри. Это кумулятивное исследование привело к тому, что они сузили поиск до пяти основных и хорошо описанных белков, участвующих в процессинге антигена клетками иммунной системы.
В своей последней серии экспериментов команда проверила смесь выбранных белков иммунной системы, чтобы увидеть, может ли она точно обнаружить два уже известных эпитопа: техасский штамм вируса гриппа и коллаген типа II, оба широко используемых экспериментальных антигена. Затем они использовали смесь, чтобы найти неизвестные эпитопы для частей вируса гриппа, вызывающего птичий грипп, и для паразита, вызывающего малярию.
Главным среди химических компонентов теста на картирование эпитопов была молекула белка, общая для всех клеток иммунной системы организма, называемая HLA-DR. Эта молекула является одной из наиболее распространенных связывающих молекул, используемых в процессе отбора пептидов естественной иммунной системы. HLA означает человеческий лейкоцитарный антиген, а HLA-DR продуцируется в генно-плотной области иммунной системы организма, главном комплексе гистосовместимости.
Другими ключевыми химическими веществами в составе макияжа были HLA-DM, еще одно белковое соединение, которое нарушает связывание молекул HLA-DR с антигеном, если соответствие не идеально, и три наиболее распространенных фермента, так называемые катепсины, участвующие в разбиение антигена на видимые, идентифицируемые белковые части.
В первой серии экспериментов команда смешала химические растворы каждого антигена с пятью ключевыми белками и использовала масс-спектрометрию. электронно-лучевое устройство, которое может измерять точный состав молекул ?? для определения наиболее подходящего пептида на основе того, какой именно сегмент антигена проявляется в виде пиков массы. Пики будут указывать на то, что HLA-DR успешно связался с антигеном на вероятном эпитопе.
Затем исследователи подтвердили свои результаты масс-спектрометрии, введя мышам, выведенным для производства HLA-DR человека, каждый антиген, чтобы вызвать стандартный иммунный ответ, и взяв образцы полученных Т-клеток. Затем Т-клетки выращивали в лаборатории и подвергали воздействию различных пептидов, включая подозрительные эпитопы, чтобы идентифицировать и подтвердить, что только один из них вызвал наибольший химический ответ от культивируемых Т-клеток. Ученые знали, что если им удастся сопоставить пик, выделенный масс-спектрометрией, с пептидом, вызывающим наибольшую реакцию Т-клеток, они найдут наиболее предпочтительный эпитоп.
Когда оба теста были выполнены на любом из четырех антигенов болезни, исследователи смогли сузить количество предполагаемых сайтов связывания до одного "иммунодоминантный" эпитоп для техасского штамма гриппа, коллагена типа II, птичьего гриппа и малярии.
Ким, постдокторант в Johns Hopkins, говорит, что разработка обоих экспериментов и завершение проверочного исследования заняли около семи лет, отмечая, что добавление HLA-DM, которое она называет редактором белков, было решающим фактором в процессе первоначального выбора эпитопа. Работа.
Исследователи говорят, что их следующие шаги – расширить и усовершенствовать их химическую смесь для выбора и идентификации возможных эпитопов для других типов HLA, потому что текущий набор экспериментов анализирует только одну из наиболее распространенных молекул типа HLA у белых.