Ученые разработали новый класс микроскопических фрагментов антител, способных функционировать внутри человеческих клеток, преодолев давнее ограничение в биомедицине.

Новые методы лечения нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и боковой амиотрофический склероз (БАС), могут быть основаны на микроскопических препаратах, разработанных исследователями из Университета Эссекса.

Международная группа ученых использовала искусственный интеллект для разработки крошечных фрагментов антител, которые могут вырабатываться внутри человеческих клеток и прикрепляться к белкам, связанным с развитием заболеваний.

Традиционные антитела обычно действуют только вне клеток. В отличие от них, эти модифицированные версии, так называемые интратела, способны функционировать внутри клеток и воздействовать на белки, вызывающие нейродегенеративные заболевания.

Разработка стабильных интрателлурических антител с помощью искусственного интеллекта

Исследование, проведенное при финансовой поддержке Ассоциации по борьбе с боковым амиотрофическим склерозом под руководством доктора Кейтлин О’Ши и доктора Гарета Райта из Школы биологических наук, показало, что электрический заряд является ключевым фактором, определяющим стабильность и функциональность фрагментов антител внутри клеток.

Используя эти данные, а также методы редизайна белков на основе искусственного интеллекта, команда превратила 672 антитела в интрателлурические антитела, способные воздействовать на белки, участвующие в развитии заболеваний.

Такой подход может способствовать разработке новых исследовательских инструментов и методов лечения, которые воздействуют непосредственно на живые клетки, где и зарождаются многие из этих заболеваний.

Молекулы, подвергшиеся модификации, теперь доступны для всеобщего ознакомления после публикации в Nature Communications.

Выводы, сделанные на основе анализа антител

Ведущий автор исследования доктор О’Ши, изучающий боковой амиотрофический склероз и болезнь Паркинсона, сказал: «Мы изучили свойства миллионов антител и сравнили их с человеческими белками, находящимися внутри клетки. Так мы выяснили, что антитела обычно имеют неправильный заряд, из-за чего они не могут существовать внутри клеток, не слипаясь друг с другом». Мы использовали программное обеспечение, разработанное лауреатом Нобелевской премии Дэвидом Бейкером и его группой, чтобы изменить структуру наших фрагментов антител, чтобы они имели правильный заряд и были сверхстабильными».

Полученные результаты позволяют предположить, что антитела, выведенные в ходе многолетних исследований, могут быть адаптированы для новых целей.

Эти молекулы могут служить как передовыми исследовательскими инструментами, так и отправной точкой для разработки методов лечения, нацеленных на белки, связанные с заболеваниями.

Значение для лечения нейродегенеративных заболеваний

Доктор Райт, возглавлявший проект, сказал, что эта работа может помочь в борьбе с заболеваниями, от которых страдают десятки миллионов людей по всему миру.

«Мы создали внутриклеточные антитела, которые связываются с белками, вызывающими нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера, Паркинсона, Гентингтона и боковой амиотрофический склероз», — сказал доктор Райт.

«Эти заболевания могут привести к когнитивным нарушениям, забывчивости, потере мышечного контроля и смерти. Только в Великобритании от них страдают более миллиона человек, поэтому они представляют серьезную проблему для общественного здравоохранения. Лекарств от этих заболеваний не существует, и поиск молекул, которые взаимодействуют с вызывающими их белками в естественной среде, является одной из главных задач в процессе разработки новых лекарств».

Перспективы на будущее

Ассоциация по борьбе с боковым амиотрофическим склерозом высоко оценила эту работу.

Главный научный сотрудник благотворительной организации доктор Брайан Дики сказал: «Доктор Райт и его коллеги добились значительного прогресса в решении одной из ключевых проблем, препятствовавших разработке антител для лечения нейродегенеративных заболеваний, таких как боковой амиотрофический склероз».

Он продолжает: «Результаты их исследования вселяют оптимизм в отношении того, что сочетание этой новой «внутриорганизменной» науки с развивающимися методами генной терапии может привести к появлению новых терапевтических стратегий, нацеленных на конкретные молекулярные мишени в нейронах».