Teknologi, der forudsiger proteinstabilitet, er frigivet af det britiske universitets spin-out selskab

Et banebrydende digitalt værktøj, der vil gøre det billigere, sikrere og hurtigere for medicinalvirksomheder at forudsige proteinstabilitet - et vigtigt skridt i udviklingen af ​​nye lægemidler - bliver rullet ud af forskere fra det britiske University of Bath gennem deres spin-out-virksomhed, BLOC Labs.

Værktøjet, lanceret i denne uge, vil hjælpe forskere med at identificere de mest lovende proteinmolekyler til udvikling af lægemidler. Det har potentialet til at spille en vigtig rolle i skabelsen af ​​monoklonale antistoffer (mAbs). Markedet for disse terapeutiske antistoffer er værd over £70 mia.

Monoklonale antistoffer er en type protein afledt af naturlige antistoffer og derefter raffineret og masseproduceret i laboratoriet. De ændrer støt den måde, vi behandler og forebygger sygdomme på, fra kræft og tilstande, der påvirker immunsystemet til virusinfektioner. Corona-pandemien har udløst særlig interesse for mAbs, da en række proteinkandidater viser stort lovende som terapier til behandling af COVID-19, og bliver i øjeblikket afprøvet på mennesker.

Stabilitet er nøglen

Kun mAbs, der vides at være stabile (dvs. de hverken nedbrydes let eller klumper sig sammen til giftige forbindelser) er velegnede til udvikling, og at finde en stabil kandidat øger enormt omkostningerne og tiden til at finde nye lægemidler.

Indtil nu, processen med at bestemme proteinstabilitet har været en stor hovedpine for lægemiddelvirksomheder, med forskere, der tester store biblioteker af molekyler i deres søgen efter proteiner med medicinske egenskaber. Imidlertid, værktøjet udviklet i Bath – kaldet Quantitative Understanding of Bio-Molecular Edge-Shift (QUBES) – er i stand til at forudsige proteiners stabilitet med overraskende hastighed og nøjagtighed.

Dr. Chris Pudney fra universitetets afdeling for biologi og biokemi og udvikler af QUBES, sagde:"Vi er virkelig begejstrede for potentialet i QUBES, fordi det umiddelbart kan bruges i den biofarmaceutiske industri til kvalitetssikring, formulering og udvikling."

Han tilføjede:"Proteiner er notorisk ustabile af en god grund - kroppen ønsker at genbruge dem konstant. Men med et terapeutisk produkt, du har brug for stabilitet - hvis et protein nedbrydes og aggregeres, det bliver giftigt. At finde stabile proteiner er enormt dyrt for medicinalvirksomheder, men at bruge vores værktøj til at finde det bedst mulige molekyle vil skære enormt ned på tiden og omkostningerne ved udvikling."

Qubes fingeraftryk

QUBES virker ved at give forskere mulighed for nøjagtigt at 'fingeraftryk' et proteins struktur og forudsige stabilitet under næsten enhver koncentrations- eller formuleringstilstand. Teknikken bruger fluorescens til at kortlægge proteinstruktur og anvender derefter en matematisk algoritme, baseret på positionen og typen af ​​proteinets atomer, at beregne stabilitet. Takket være en online suite af software – også udviklet i Bath – kan laboratorier fortolke deres fluorescerende data fra hvor som helst i verden, ved hjælp af udstyr, der findes i de fleste biokemiske laboratorier uden modifikationer.

Uddybende fingeraftryksteknikken, Dr. Pudney sagde:"Proteiner indeholder tryptofan - en aminosyre, der udsender fluorescerende lys. Hvert proteinmolekyle har en unik fluorescerende signatur, og QUBES udnytter dette optiske fænomen, anvende matematiske teknikker til at analysere og fortolke fluorescensen.

"Softwarepakken tager dette akademiske arbejde og gør det utroligt nemt for folk at bruge. Du kan køre det på enhver maskine – selv på din mobiltelefon. Det er ultrahurtigt og ultra-let, og det tilbyder et utroligt højt sikkerhedsniveau – faktisk, vi har en grad af sikkerhed, der normalt er forbeholdt den finansielle serviceindustri."

Det, der adskiller QUBES fra sine konkurrenter, er kvaliteten af ​​dens aflæsninger og dens ekstreme fleksibilitet. Dr. Pudney forklarer:"Ikke kun er vores tilgang hurtigere, mere præcis og mere følsom end noget andet på markedet, men det kan også forudsige stabilitet ved enhver koncentration og i enhver formulering - i modsætning til andre værktøjer på markedet, som kræver faste betingelser."

Dr. Pudneys team har for nylig gennemført en valideringsundersøgelse af QUBES-teknologien med National Physical Laboratory (NPL) under den regeringsstøttede 'Measurement for Recovery Scheme'-ordning, som giver uafhængig validering af teknologi af landets førende analytiske facilitet.

Dr. Alex Jones, der ledede studiet på NPL, sagde:"Vi testede QUBES-tilgangen ved hjælp af en række analytiske metoder og fandt ud af, at den sporer subtile ændringer i proteinstruktur og stabilitet med bemærkelsesværdig følsomhed sammenlignet med etablerede metoder. Tilgangen er hurtig og enkel at implementere."

Forskningen er publiceret i Biokemisk tidsskrift og QUBES-softwaren er tilgængelig til kommerciel prøveversion via BLOC Laboratories Ltd:www.bloclaboratories.com.