Новая исследовательская работа проливает свет на то, как антитела различают разные, но тесно связанные «биомаркеры» – белки, которые раскрывают информацию о состоянии человеческого тела. Это новое понимание может позволить фармацевтическим компаниям разрабатывать новые технологии для быстрой диагностики и лечения смертельных заболеваний.
У всех заболеваний есть белки или концентрации белков, специально связанные с ними, которые называются биомаркерами. Их выявление может оказаться мощным диагностическим инструментом. Эти биомаркеры выявляются с помощью иммуноанализа ?? тест, который смешивает вещество (например, кровь, мочу) с антителами, которые связываются с белком, если он присутствует. Затем можно измерить антитела, чтобы определить уровень биомаркера, который, в свою очередь, указывает на наличие и степень заболевания.
Антитела связываются с высокой специфичностью с одной белковой молекулой или с ограниченной группой молекул (например, с гормонами), поэтому мы можем использовать антитела для тестирования конкретных биомаркеров. Проблемы возникают, когда они связываются с группами схожих гормонов, которые связаны с нормальными телесными изменениями. Это приводит к ложным срабатываниям и, следовательно, к недостоверной информации.
Новое исследование, проведенное Национальной физической лабораторией (NPL), Эдинбургским университетом и промышленными партнерами из Великобритании (Mologic ltd), США (IBM’s Watson Research Center) и Нидерландов (Pepscan Presto BV), меняет это положение. Исследование показывает, как состоят разные белки и, следовательно, как их можно надежно идентифицировать.
Очень востребованным решением является «интеллектуальный выбор» сайтов взаимодействия антител на гормонах, которые могут отличаться от аналогичных сайтов других гормонов всего на одну молекулу.
Исследование было сосредоточено на ХГЧ (хорионический гонадотропин человека), гормоне, вырабатываемом во время беременности. Субъединица ХГЧ – ХГЧβ – секретируется некоторыми видами рака, что означает, что обнаружение может дать раннее предупреждение об опухолях.
ХГЧ очень похож на другие репродуктивные гормоны, известные как ЛГ и ФСГ, которые всегда присутствуют в организме. Определение ХГЧ можно спутать с этими другими гормонами, что приводит к ненадежным результатам.
Антитела иммуноанализа связываются с крошечной частью гормона, называемым эпитопом. Гормоны состоят из тысяч «строительных блоков», причем эпитопы составляют менее 10 из этих блоков. Разница между гормонами может составлять всего лишь один из этих блоков эпитопа.
Исследовательская группа провела множество точных измерений гормона ХГЧ, опираясь на ведущую в мире измерительную технологию и опыт NPL, которые были поддержаны атомистическим компьютерным моделированием.
Команда показала, как очень тонкие характеристики на атомном уровне определяют избирательность антител в близкородственных эпитопах различных белков. Они определили, что специфические антитела обладают высокой избирательностью в иммуноанализах и могут различать ХГЧβ и близкородственные фрагменты ЛГ.
Понимание этих структурных различий объясняет наблюдаемую селективность в отношении полных гормонов. Вооруженные этими знаниями, ученые могут разработать интеллектуальный отбор эпитопов для достижения требуемых характеристик анализа. Это означает, что можно разработать надежные тесты для определения наличия различных гормонов. в этом случае наличие hCGβ, которое указывает на рак, в отличие от LH, который всегда присутствует.
Достижения, описанные в этом исследовании, позволят разработать дальнейшие иммуноанализы для выявления других биомаркеров из аналогичных групп. Фармацевтические компании могут использовать это для разработки новых технологий диагностики и клинического лечения заболеваний, например, тестов на опухоль в рамках рутинных обследований.
Макс Ряднов, главный научный сотрудник Национальной физической лаборатории, говорит "Эта работа отвечает на один из важных вопросов по выделению биомаркеров, которые имеют решающее значение для выявления и лечения серьезных заболеваний. Мы надеемся, что этот прорыв послужит основой для разработки ряда новых методов диагностики и лечения."
Профессор Пол Дэвис, главный научный сотрудник Mologic ltd ?? британская диагностическая компания, инициировавшая исследование, заявила: "Это была большая совместная работа, и она является прекрасным примером того, чего можно достичь, когда мотивированные ученые работают вместе открыто, преодолевая границы."