L'avenir des nanocorps comme outils de recherche alternatifs aux anticorps est prometteur

Dans la nature, les anticorps sont utiles pour localiser des cibles moléculaires spécifiques, par exemple, pour aider le système immunitaire à détecter et à attaquer les microbes. Ces propriétés les rendent également utiles pour la recherche biomédicale. Maintenant, les nanocorps - de minuscules cousins ??d’anticorps - pourraient être encore plus simples à fabriquer et à utiliser, grâce à une technique de «pipeline robuste» rapportée dans une nouvelle étude.
Lorsque les chercheurs ont introduit des nanobodies dans des cellules conçues pour exprimer une version marquée d'une protéine dans des fibres squelettiques connues sous le nom de tubuline (rouge), les nanocorps s'accrochent.
Crédit d'image: Université Rockefeller

Les scientifiques utilisent les anticorps comme outils de base dans les domaines de la santé humaine et animale, tels que la recherche, le diagnostic et le développement de traitements. Par exemple, pour comprendre le fonctionnement des cellules normales et leurs différences par rapport aux cellules malades, les chercheurs pourraient utiliser des anticorps pour cibler et identifier des protéines spécifiques présentes dans les cellules à des stades de développement particuliers.

En utilisant les résultats de ces tests, ils peuvent ensuite construire un modèle de fonctionnement de la cellule et ce qui se passe quand il devient malade. Ce sont des informations précieuses pour développer et tester de nouveaux traitements pour la maladie.

Les nanobodies, découverts il y a plusieurs années dans les anticorps uniques des chameaux et des lamas, offrent une alternative intéressante aux anticorps en tant qu'outils biomédicaux, car ils sont beaucoup plus petits et présentent une plus grande affinité pour leurs cibles moléculaires. Les nanobodies ont environ un dixième du poids des anticorps et sont stables et faciles à manipuler.

Cependant, il n'est pas facile d'identifier les répertoires de nanobodies avec une affinité suffisante pour des cibles spécifiques - les méthodes actuelles se sont avérées trop longues et difficiles - et de nombreux chercheurs continuent d'utiliser des anticorps.

Maintenant, cela pourrait changer, grâce à une nouvelle technique publiée dans Méthodes Nature et dirigé par l'Université Rockefeller à New York, NY, comme le co-auteur Michael Rout, professeur et directeur du laboratoire de biologie cellulaire et structurale de Rockefeller, explique:

"Les nanocorps ont un potentiel énorme en tant qu’alternatives polyvalentes et accessibles aux anticorps conventionnels, mais les techniques actuelles constituent malheureusement un goulot d’étranglement pour répondre à la demande. Nous espérons que notre système rendra plus disponibles les nanocorps de haute affinité leur."

Equipe de nanobodies isolés d'anticorps de haute affinité produits dans les lamas

En premier lieu, l’équipe a fabriqué des anticorps à haute affinité - qui sont hautement adaptés pour se lier précisément à leurs cibles moléculaires - et les a ciblés pour trouver deux protéines fluorescentes: GFP et mCherry. Les biologistes utilisent ces protéines fluorescentes pour visualiser l'activité à l'intérieur des cellules.

Comme les méthodes classiques de fabrication des anticorps, leur technique utilise d'abord les animaux. Dans ce cas, l'équipe a commencé avec des lamas, connus pour fabriquer des anticorps facilement modifiables pour produire des nanocorps. Ils ont immunisé les lamas avec les deux protéines, de sorte que leur système immunitaire produisait facilement les anticorps nécessaires.

L'étape suivante a été cruciale pour accélérer la production de nanobodies: comment séquencer rapidement le code génétique des anticorps à haute affinité - ceux qui étaient les plus capables de trouver et de se lier aux protéines.

Il est facile d'ingérer des bactéries pour produire en masse les nanobodies

Le co-auteur Brian Chait, professeur et directeur du laboratoire de spectrométrie de masse et de chimie des ions gazeux de Rockefeller, a déclaré:

"Jusqu'à présent, l'obtention de ces séquences à haute affinité était une sorte de Saint-Graal. Une fois que ces séquences sont obtenues, il est facile de créer des bactéries pour produire en masse les anticorps."

L'équipe a commencé par créer des bases de données de séquences à partir des ARN trouvés dans les cellules productrices d'anticorps de la moelle osseuse des lamas immunisés. Puis, en utilisant des échantillons de sang provenant des mêmes lamas, ils ont sélectionné les anticorps les plus étroitement liés aux protéines cibles et les ont coupés chimiquement en sections plus petites. Pour fabriquer les nanocorps, ils ne conservaient que les sections des anticorps étroitement liées aux protéines.

En utilisant la spectrométrie de masse et un algorithme informatique appelé "magie du lama", l'équipe a ensuite déterminé les séquences partielles d'acides aminés des éléments constitutifs des nanocorps et les a associées aux séquences d'ARN d'origine trouvées dans les cellules productrices d'anticorps. .

Ils ont ensuite utilisé les séquences d'ARN des cellules d'anticorps qui correspondaient aux séquences des nanocorps de haute affinité afin de créer des bactéries pour produire en masse les nanocorps.

Une nouvelle technique génère un répertoire beaucoup plus vaste de nanocorps de haute affinité

L'étape suivante consistait à tester les nouvelles nanobodies. Les scientifiques utilisent souvent des anticorps pour isoler une partie particulière dans une cellule afin de pouvoir la supprimer et étudier sa structure. C'est ce que l'équipe a fait avec ses nouvelles nanobodies. Ils ont purifié diverses structures cellulaires marquées avec GFP ou mCherry et les ont visualisées sur place.

En utilisant leur nouvelle technique, l’équipe a généré 25 types de nanocorps à haute affinité pour la GFP et six pour mCherry. C'est un répertoire beaucoup plus vaste que ceux généralement produits avec des méthodes conventionnelles.

Un répertoire important est important car il offre plus de possibilités aux chercheurs: ils peuvent choisir les meilleurs nanocorps, éliminer ceux qui pourraient réagir avec d’autres molécules ainsi que les cibles, et ils peuvent également en enchaîner deux et attaquer deux endroits de la même molécule cible. .

Le Professeur Rout dit: "Étant donné que nous pouvons désormais identifier facilement des suites de nanocorps de haute affinité, l'avenir pour eux étant donné que les outils de recherche, les diagnostics et les produits thérapeutiques sont prometteurs".

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