"Przeciwciała" z plastiku

Przeciwciała to nie tylko cząsteczki kluczowe dla naszej odporności. Mają one także zastosowanie w wielu technologiach związanych m.in. z diagnostyką medyczną oraz wykrywaniem toksyn. Mimo to, niektóre ich wady znacznie utrudniają ich zastosowanie na szeroką skalę. Czy syntetyczne odpowiedniki przeciwciał rozwiążą ten problem?

Na rynku dostępna jest coraz szerszy wybór testów wykorzystujących zdolność przeciwciał (immunoglobulin) do wybiórczego wiązania ściśle określonych cząsteczek. Najlepiej znanym z nich jest bez wątpienia test ciążowy. Co prawda jest on prosty w użyciu i wygodny, lecz koszt jego produkcji oraz trwałość zastosowanych odczynników pozostawiają wiele do życzenia. Obiecujący pomysł na rozwiązanie tych niedogodności prezentują naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego.

Głównym autorem technologii jest prof. Kenneth Shea. Zaprezentowana przez jego zespół cząsteczka jest zdolna do silnego, lecz jednocześnie wybiórczego wiązania cząsteczek melityny - głównej toksyny jadu pszczół.

Do tworzenia "sztucznego przeciwciała" użyto techniki zwanej "piętnowaniem molekularnym" (ang. molecular imprinting). Przypomina ona tworzenie odlewu rzeźby. Cząsteczka, która ma być wykrywana, jest opłaszczana warstwą molekuł przylegających do jej powierzchni. Powstaje w ten sposób unikalny wzór wgłębień i wypukłości, charakterystyczny dla danego związku.

Wytworzoną powłokę utrwala się poprzez polimeryzację, czyli wzajemne połączenie cząsteczek wchodzących w jej skład, a następnie wypłukuje się wykrywaną cząsteczki z jej wnętrza. Powstaje w ten sposób "forma" zdolna do wychwytywania innej cząsteczki tej samej substancji

Piętnowanie molekularne jest od pewnego czasu stosowane w przemyśle, lecz brakowało dotychczas metod pozwalających na produkowanie "form" zdolnych do wykrywania substancji wielkocząsteczkowych, takich jak białka. Problemem były także właściwości fizykochemiczne polimeru używanego do produkcji "sztucznych przeciwciał", spośród których najistotniejsza była niska rozpuszczalność w wodzie.

Problem rozwiązano dzięki wykorzystaniu do produkcji "odlewu" substancji innej niż zwykle. Jak tłumaczy prof. Shea, wykonano sporo pracy, aby ustalić kompozycję, która zminimalizuje interakcje z ogromną różnorodnością białek [innych niż wykrywane]. Przeprowadzone testy wykazały, że modelowe "przeciwciało" wykrywa melitynę równie skutecznie, co naturalne ludzkie immunoglobuliny.

Zdaniem prof. Shea, syntetyczne cząsteczki mogą wkrótce stać się sercem sensorów wykrywających liczne zagrożenia w otoczeniu człowieka. Dzięki swojej wysokiej trwałości mogłyby one posłużyć także do podawania ludziom w celach terapeutycznych. W przeciwieństwie do naturalnych, białkowych przeciwciał, "formy" opracowane na University of California są odporne na działanie enzymów trawiennych, dzięki czemu mogłyby być podawane nawet drogą pokarmową. 

Zespół badaczy z Kalifornii przeprowadził już pierwsze testy, dzięki którym potwierdzono zdolność opracowanych cząsteczek do neutralizacji melityny w organizmie zwierząt. Trwają także prace nad wytworzeniem sensorów zdolnych do wykrywania kilku kolejnych substancji. Trzymamy kciuki!

przeciwciała immunoglobuliny sensor piętnowanie molekularne melityna