Fluorescerende prober giver et bedre overblik over lægemiddellevering i celler

Udvælgelse af de mest effektive molekyler til lægemiddellevering er ofte en proces, der prøver og fejler, men Cornell-ingeniører yder en vis præcision takket være en teknik, der afslører ydeevnen af ​​disse molekyler inde i levende celler.

Lægemiddelleveringssystemer styrer tid og sted, hvor terapeutika frigives inde i kroppen. En væsentlig komponent i mange lægemiddelleveringssystemer er det molekyle, der forbinder et antistof – som opsøger et mål såsom kræftceller – til et lægemiddel designet til at ødelægge målet. Linkeren skal ikke kun holde stoffet bundet til antistoffet, når det rejser til en målcelle, det skal frigive stoffet korrekt inde i cellen, på det rigtige sted på det rigtige tidspunkt.

Biomolekylære ingeniører samler spor om linkers effektivitet ved at teste dem i cellefri miljøer - modelvæsker, der ikke indeholder alle de komplekse interaktioner, der typisk findes i det hele, levende celler. De er nemmere at studere, men er ikke altid lige præcis, potentielt føre til linkersvigt i efterfølgende test.

Et forskerhold ledet af Chris Alabi, lektor i kemi og biomolekylær teknik, har udviklet en metode, der anvender fluorescerende prober til at se og måle den hastighed, hvormed linkere med succes frigiver lægemidler i levende celler. Forskningen, "Responsive antistofkonjugater muliggør kvantitativ bestemmelse af intracellulær bindingsnedbrydningshastighed, " offentliggjort 8. oktober i tidsskriftet Cellekemisk biologi .

"Lige nu, medicinalvirksomheder laver et væld af linkere og ser derefter, hvilke der fungerer bedst til en bestemt anvendelse, ved at skulle teste hver enkelt. Det er en haglgeværtilgang, " sagde Alabi. "Med vores teknik, de kan nu træffe en informeret beslutning baseret på faktiske intracellulære tal, før de sætter lægemiddelsystemet sammen."

Proberne består af to fluorescerende farvestoffer, der gør hinanden usynlige, når de er bundet sammen med antistoffet som en del af leveringssystemet. Når linkeren knækker og løsner farvestofferne, de bliver synlige ved hjælp af et mikroskop, signalerer, at lægemidlet er blevet frigivet inde i cellen.

Disse prober blev udviklet i Alabis laboratorium og tilbyder ingeniører en nøjagtig måde at måle den hastighed, hvormed en linkers kemiske binding brydes fra leveringssystemet, mens de er inde i cellen.

"Når vi ved, hvad timingen er for forskellige linkerbindinger og celleprocesser, så kan vi sige, 'OKAY, for lægemiddel A forbundet med antistof B, så lang tid vil det tage, så hvis vi ønsker at behandle sygdom C, vi bør bruge denne linker, '" sagde Alabi.

For at demonstrere sonden, Alabi og hans team konstruerede en antistofkonstruktion med en disulfidlinker kendt for at fungere godt inden for HER2-proteinet, et højt værdsat mål for brystkræftbehandling. Når leveringssystemet nåede proteinet, holdet var i stand til pålideligt at måle intracellulære processer, såsom kinetikken og halveringstiden for disulfidlinkeren.

"For de biomolekylære ingeniører og virksomheder, der har et mål i tankerne, vi kan ... gøre lægemiddelopdagelsesprocessen så meget hurtigere, fordi vi nu ved noget om, hvor lang tid det vil tage at frigive stoffet, " sagde Alabi, som håber at demonstrere teknikken yderligere gennem partnerskaber med medicinalvirksomheder.

Sonderne kan også bruges af kemiske biologer til at lære mere om intracellulære processer, såsom de specifikke midler, der er ansvarlige for at spalte linkere, sagde Alabi.