Новый уровень биозащиты

 


Исследуя антитела редкого типа, найденные в кроли лам, ученые пытаются создать новый класс недорогих биосенсоров. Как правило, антитела в крови млекопитающих представляют собой Y-образные структуры, состоящие из двух протеиновых цепочек – легкой и тяжелой. Тяжелая цепочка содержит в два с половиной раза больше аминокислот, чем легкая. На каждом коротком конце есть позиции для комплиментарного дополнения, куда и присоединяются антигены или чужеродные вещества. Хотя такие антитела способны идентифицировать и нейтрализовать многие чужеродные белки в иммунной системе млекопитающих, их использование в качестве биосенсоров представляется малореальным из-за выявленной у них неустойчивости к высоким температурам (выше 60 – 70 °C). «Эта ахиллесова пята таких антител – при повышении температуры их функции теряются, они начинают с огромной скоростью образовывать сложные конгломераты и впоследствии так и не разъединяются», – говорит Эндрю Хайхурст (Andrew Hayhurst), вирусолог и иммунолог Юго-западного фонда биомедицинских исследований, один из соавторов данной научной работы.

Однако, в крови лам (а также верблюдов и акул) были найдены антитела, состоящие из одинарных цепочек. В 1999 году голландские ученые обнаружили, что эти протеины, не входящие в состав легких цепочек, сохраняют свои функции под воздействием высоких температур (до 90 °C). «И даже если цепочка нарушается, то при охлаждении все встает на свои места, благодаря чему эти протеины могут функционировать снова и снова, – объясняет Хайхурст. – Это позволяет очень точно определять наличие инфекционных заболеваний даже в полевых условиях, при отсутствии мощных рефрижераторов, например, в развивающихся странах». Хайхурс совместно с Эллен Голдмен (Ellen Golgman) из Военно-морской исследовательской лаборатории США решили попробовать применить эти антитела в качестве биосенсоров.

Попытавшись клонировать тяжелые цепочки (взяв антитела из крови трех лам), ученые не добились удовлетворительных результатов. Они не смогли протестировать все, что желали – рицин, холерный вибрион и возбудитель коровьей оспы. Обычно в крови животных такие антитела в процессе соматической гипермутации адаптируются к новому антигену, но ученые не могли заразить животных холерой и ждать, пока выработаются соответствующие антитела. Вместо этого ученые решили изменить антитела на генном уровне, разрывая цепочки и случайным образом мутируя их, чтобы будущие биосенсоры позволяли охватывать более широкий диапазон болезней. Согласно Хайхурсту, эти искусственные антитела «имели большее разнообразие, а стало быть, и более широкий спектр действия». Получив усовершенствованные антитела, ученые проверили их термостойкость, подвергнув нагреванию до температуры 95 °C. В ходе эксперимента выяснилось, что искусственные антитела могли сохранять свою функциональность в течение 80 минут (природные антитела овец, кроликов и мышей не выдерживали и пятиминутного пребывания в таких условиях). Исследователи полагают, что генетически измененные антитела лам смогут выдержать суровые походные условия, в том числе и в жарких странах. «Мы ищем диагностические средства для выявления вирусов лихорадки Эбола и Марбурга, что особенно актуально для африканских стран», – говорит Хайхурст. Клемент Фурлонг (Clement Rurlong), исследователь из Вашингтонского университета, отмечает, что «огромным преимуществом антител, в состав которых входят лишь тяжелые цепочки, является то, что мы можем создавать их в процессе ферментизации в микробиологических системах и получать относительно дешевое сырье. Имея в своем распоряжении недорогие реагенты, мы сможем развивать технологии, которые необходимы и развивающимся, и развитым странам».



Источник: В мире науки