WikiDer > Молекула Affibody

Affibody molecule

Молекулы аффибоди маленькие, прочные белки разработан для привязки к большому количеству целевые белки или пептиды с высоким сродством, имитирующие моноклональные антитела, и поэтому являются членами семьи миметики антител. Молекулы Affibody используются в биохимических исследованиях и разрабатываются как новые потенциальные биофармацевтические препараты.[1] Эти молекулы можно использовать для молекулярного распознавания в диагностических и терапевтических целях.[2][3]

Развитие

Как и в случае с другими миметиками антител, идея разработки молекулы Affibody заключалась в применении комбинаторного белковая инженерия подход на небольшом и прочном белковом каркасе. Цель заключалась в создании новых связывающих веществ, способных специфически связываться с различными целевыми белками с почти хорошим сродством, сохраняя при этом благоприятные свойства укладки и стабильности, а также легкость бактериальной экспрессии исходной молекулы.[4][5]

Первоначальный белковый каркас Affibody был разработан на основе Z-домена ( иммуноглобулин G связывающий домен) белок А. Эти молекулы представляют собой недавно разработанный класс каркасных белков, полученных в результате рандомизации 13 аминокислот, расположенных в двух альфа-спиралях, участвующих в связывающей активности домена родительского белка. В последнее время аминокислоты за пределами связывающей поверхности были заменены в каркасе для создания поверхности, полностью отличной от предкового домена белка А.

В отличие от антитела, Молекулы Affibody состоят из альфа спирали и отсутствие дисульфид мосты. Структура родительского трехспирального пучка в настоящее время является самой быстрой из известных структур сворачивающихся белков.[6] Специфические молекулы Affibody, связывающие желаемый целевой белок, могут быть «выловлены» из пулов (библиотек), содержащих миллиарды различных вариантов, с использованием фаговый дисплей.

Производство

Молекулы аффитела основаны на трехспиральном домене пучка, который может выражаться в растворимых и протеолитически стабильные формы в различных клетках-хозяевах сами по себе или посредством слияния с другими белками-партнерами.[7]

Они допускают модификацию и независимо складываются при включении в слитые белки. Было доказано, что слияния "голова к хвосту" молекул Affibody одинаковой специфичности дают жадность эффекты в связывании мишени и слияние «голова к хвосту» молекул Affibody различной специфичности позволяет получить би- или мультиспецифические аффинные белки. Слияние с другими белками также может быть создано генетически.[8][9] или за счет спонтанного образования изопептидной связи.[10] Сайт для сайт-специфической конъюгации облегчается введением одного цистеина в желаемое положение, поэтому этот сконструированный белок можно использовать для конъюгирования с радионуклидами, такими как технеций-99m и индий-111, для визуализации опухолей, сверхэкспрессирующих рецептор.[11][12]

Ряд различных молекул Affibody был произведен химический синтез. Поскольку они не содержат цистеины или дисульфидные мостики, они спонтанно и обратимо складываются в правильные трехмерные структуры, когда группы защиты удаляются после синтеза.[13][14] В некоторых исследованиях использовались температуры выше температуры плавления с сохранением связывающих свойств после возврата к условиям окружающей среды.[15] Также были произведены сшитые варианты.

Свойства

Молекула Affibody состоит из трех альфа-спиралей с 58 аминокислотами и имеет молярная масса из примерно 6кДа. Для сравнения, моноклональное антитело составляет 150 кДа, а однодоменное антитело, наименьший тип антигенсвязывающего фрагмента антитела, 12-15 кДа.

Было показано, что молекулы Affibody выдерживают высокие температуры (90 ° C) или кислый и щелочной условия (pH 2,5 или pH 11 соответственно).[16][17][18]

Связующие вещества со сродством от субнаномолярного были получены из отобранных нативных библиотек, а связующие вещества с пикомолярный аффинность была получена после созревания аффинности.[19] Аффитела, сопряженные со слабым электрофилы связывают свои цели ковалентно.[20] Сочетание небольшого размера, простоты конструирования, высокой аффинности и специфичности делает молекулы Affibody подходящей альтернативой в качестве моноклональных антител как для молекулярной визуализации, так и для терапевтических применений, особенно для опухолей, сверхэкспрессирующих рецепторы.[21][22] Эти белки характеризуются высокой скоростью экстравазации и быстрым удалением несвязанного индикатора из кровотока, а также других неспецифических компартментов по сравнению с антителами и их фрагментами.

Приложения

Молекулы Affibody можно использовать для очистка белка,[13] ингибирование ферментов,[15] исследовательские реагенты для захвата и обнаружения белков,[23][24] диагностическая визуализация[19] и таргетная терапия.[25] Молекула Affibody второго поколения, ABY-025, избирательно связывается с рецепторами HER2 с пикомолярным сродством. Эти молекулы Affibody находятся в стадии клинической разработки для диагностики опухолей.[26][27][28] Недавно анти-ZEGFR Affibody ZEGFR: 2377, меченный технецием-99m, также был успешно использован для визуализации опухоли, экспрессирующей ZEGR, в ксенотрансплантате мышей.[29]

использованная литература

  1. ^ Фрейд Ф.Й., Ким К.Т. (2017). «Молекулы аффибоди как синтетические белковые препараты». Exp Mol Med. 49 (3): e306. Дои:10.1038 / emm.2017.35. ЧВК 5382565. PMID 28336959.
  2. ^ Гаруси Дж., Андерссон К., Митран Б., Пихл М.Л., Столь С., Орлова А., Лёфблом Дж., Толмачев В. (2016). «ПЭТ-визуализация экспрессии рецептора эпидермального фактора роста в опухолях с использованием 89Zr-меченного ZEGFR: 2377 молекул Affibody». Int J Oncol. 48 (4): 1325–1332. Дои:10.3892 / ijo.2016.3369. ЧВК 4777594. PMID 26847636 - через ПУБЛИКАЦИИ SPANDIDOS.
  3. ^ Соренсен Дж., Сандберг Д., Сандстрём М., Веннборг А., Фельдвиш Дж., Толмачев В., Острём Г., Любберинк М., Гарске-Роман Ю., Карлссон Дж., Линдман Х (2014). «Первая молекулярная визуализация экспрессии HER2 в метастазах рака молочной железы с использованием молекулы аффибоди 111In-ABY-025». J Nucl Med. 55 (5): 730–735. Дои:10.2967 / jnumed.113.131243. PMID 24665085.
  4. ^ Норд, К; Nilsson, J; Нильссон, Б. Улен, М; Нигрен, П.А. (1995). «Комбинаторная библиотека α-спирального бактериального рецепторного домена». Белковая инженерия, дизайн и отбор. 8 (6): 601–608. Дои:10.1093 / белок / 8.6.601. PMID 8532685.
  5. ^ Норд, К; Gunneriusson, E; Рингдал, Дж; Ståhl, S; Улен, М; Нигрен, П.А. (1997). «Связывающие белки, выбранные из комбинаторных библиотек α-спирального бактериального рецепторного домена». Природа Биотехнологии. 15 (8): 772–777. Дои:10.1038 / nbt0897-772. PMID 9255793.
  6. ^ Arora, P; Oas, T; Майерс, Дж (2004). «Быстро и быстрее: разработанный вариант B-домена белка A складывается за 3 мкс». Белковая наука. 13 (4): 847–853. Дои:10.1110 / пс 03541304. ЧВК 2280057. PMID 15044721.
  7. ^ Ståhl, S; Нигрен, П.А. (1997). «Использование слияния генов к протеину А и протеину G в иммунологии и биотехнологии». Патол. Биол. 45 (1): 66–76. PMID 9097850.
  8. ^ Рённмарк, Дж; Hansson, M; Nguyen, T; Улен, М; Роберт, А; Ståhl, S; Нигрен, П.А. (2002). «Создание и характеристика химер affibody-Fc, продуцируемых в Escherichia coli». J. Immunol. Методы. 261 (1–2): 199–211. Дои:10.1016 / S0022-1759 (01) 00563-4. PMID 11861078.
  9. ^ Рённмарк, Дж; Кампф, К; Асплунд, А; Хёйден-Гутенберг, I; Вестер, К; Pontén, F; Улен, М; Нигрен, П.А. (2003). «Иммуноконъюгаты Affibody-бета-галактозидазы, полученные в виде растворимых слитых белков в цитозоле Escherichia coli». J. Immunol. Методы. 281 (1–2): 149–160. Дои:10.1016 / j.jim.2003.06.001. PMID 14580889.
  10. ^ Veggiani, G; Накамура, Т; Бреннер, М; Gayet, R; Ян, Дж; Робинсон, К; Ховарт, М (2016). «Программируемые полипротеамы, построенные с использованием двойных пептидных суперклеев». PNAS. 113 (5): 1202–1207. Дои:10.1073 / pnas.1519214113. ЧВК 4747704. PMID 26787909.
  11. ^ Алтай М., Валльберг Х., Орлова А., Розестед М., Хоссейнимер С.Дж., Толмачев В., Сталь С. (2012). «Порядок аминокислот в хелаторах на основе C-концевого цистеин-содержащего пептида влияет на клеточный процессинг и биораспределение рекомбинантных молекул Affibody, меченных 99mTc». Аминокислоты. 42 (5): 1975–1985. Дои:10.1007 / s00726-011-0927-х. PMID 21573874.
  12. ^ Толмачев В., Фридман М., Сандстрём М., Эрикссон Т.Л., Росик Д., Ходик М., Столь С., Фрейд Ф.Ю., Орлова А. (2009). «Аффитные молекулы для нацеливания на рецепторы эпидермального фактора роста in vivo: аспекты димеризации и химии маркировки». J Nucl Med. 50 (2): 274–283. Дои:10.2967 / jnumed.108.055525. PMID 19164241.
  13. ^ а б Норд, К; Норд, О; Улен, М; Келли, B; Ljungqvist, C; Нигрен, П.А. (2001). «Рекомбинантные аффинные лиганды, специфичные для человеческого фактора VIII, выбранные из комбинаторных библиотек протеина А, представленных на фаге». Евро. J. Biochem. 268 (15): 1–10. Дои:10.1046 / j.1432-1327.2001.02344.x. PMID 11488921.
  14. ^ Энгфельдт, Т; Ренберг, B; Brumer, H; Nygren, P-A; Карлстрем, EA (2005). «Химический синтез трехспиральных связывающих белков с тройной меткой для специфического флуоресцентного обнаружения немеченого белка». ChemBioChem. 6 (6): 1043–1050. Дои:10.1002 / cbic.200400388. PMID 15880677.
  15. ^ а б "Высококачественная ДНК-полимераза Phusion Hot Start". Finnzymes. Архивировано из оригинал 28 марта 2009 г.
  16. ^ Альгрен, S; Wållberg, H; Тран, TA; Widström, C; Hjertman, M; Abrahmsén, L; Берндорф, Д; Динкельборг, Л. М.; и другие. (2009). «Нацеливание на опухоли, экспрессирующие HER2, с помощью сайт-специфической 99mTc-меченной рекомбинантной аффитной молекулы, ZHER2: 2395, с сконструированным на С-конце цистеином». J. Nucl. Med. 50 (5): 781–789. Дои:10.2967 / jnumed.108.056929. PMID 19372467.
  17. ^ Орлова А; Росик, Д; Sandström, M; Lundqvist, H .; Эйнарссон, L; Толмачев, В (2007). «Оценка [(111 / 114m) In] CHX-A» -DTPA-ZHER2: 342, конъюгата аффибоди-лиганда для нацеливания на злокачественные опухоли, экспрессирующие HER2 ». Q. J. Nucl. Med. Мол. Изображения. 51 (4): 314–23. PMID 17464277.
  18. ^ Тран, Т; Энгфельдт, Т; Орлова А; Sandström, M; Feldwisch, J; Abrahmsén, L; Веннборг, А; Толмачев, В; и другие. (2007). «(99m) Tc-maEEE-Z (HER2: 342), индикатор на основе молекулы Affibody для обнаружения экспрессии HER2 в злокачественных опухолях». Биоконъюг. Chem. 18 (6): 1956–64. Дои:10.1021 / bc7002617. PMID 17944527.
  19. ^ а б Орлова А; Магнуссон, М; Эрикссон, TL; Нильссон, М; Ларссон, Б; Höidén-Guthenberg, I; Widström, C; Карлссон, Дж; и другие. (2006). «Визуализация опухоли с использованием пикомолярной аффинной молекулы аффинного связывания HER2». Рак Res. 66 (8): 4339–48. Дои:10.1158 / 0008-5472.CAN-05-3521. PMID 16618759.
  20. ^ Holm, L; Муди, П; Ховарт, М. (2009). «Электрофильные аффитела, образующие ковалентные связи с белками-мишенями». Журнал биологической химии. 284 (47): 32906–13. Дои:10.1074 / jbc.M109.034322. ЧВК 2781706. PMID 19759009.
  21. ^ Лофблом Дж., Фельдвиш Дж., Толмачев В., Карлссон Дж., Шталь С., Фрейд Ф.Й. (2010). «Молекулы Affibody: инженерные белки для терапевтических, диагностических и биотехнологических применений». FEBS Lett. 584 (12): 2670–2680. Дои:10.1016 / j.febslet.2010.04.014. PMID 20388508 - через Elsevier, Science Direct.
  22. ^ Толмачев В., Орлова А., Нильссон Ф. Я., Фельдвиш Дж., Веннборг А., Абрахмсен Л. (2007). «Молекулы Affibody: потенциал для визуализации in vivo молекулярных мишеней для лечения рака». Мнение эксперта Biol Ther. 7 (4): 555–568. Дои:10.1517/14712598.7.4.555. PMID 17373906.
  23. ^ Ренберг, B; Нордин, Дж; Merca, A; Улен, М; Feldwisch, J; Nygren, P-A; Карлстрем, AE (2007). «Аффитные молекулы в микроматрицах захвата белков: оценка многодоменных лигандов и различных форматов обнаружения». J. Proteome Res. 6 (1): 171–179. Дои:10.1021 / pr060316r. PMID 17203961.
  24. ^ Lundberg, E; Höidén-Guthenberg, I; Ларссон, Б; Улен, М; Грэслунд, Т. (2007). «Сайт-специфически конъюгированные молекулы анти-HER2 Affibody в качестве одноэтапных реагентов для анализа целевой экспрессии на клетках и образцах ксенотрансплантатов». J. Immunol. Методы. 319 (1–2): 53–63. Дои:10.1016 / j.jim.2006.10.013. PMID 17196217.
  25. ^ Толмачев, В; Орлова А; Pehrson, R; Галли, Дж; Бааструп, В; Андерссон, К; Sandström, M; Росик, Д; и другие. (2007). «Радионуклидная терапия HER2-положительных микроксенотрансплантатов с использованием 177Lu-меченной HER2-специфической молекулы Affibody». Рак Res. 67 (6): 2773–82. Дои:10.1158 / 0008-5472.CAN-06-1630. PMID 17363599.
  26. ^ Гебауэр, М; Скерра, А (2009). «Сконструированные белковые каркасы в качестве терапевтических средств на основе антител нового поколения». Современное мнение в области химической биологии. 13 (3): 245–55. Дои:10.1016 / j.cbpa.2009.04.627. PMID 19501012.
  27. ^ Соренсен Дж., Великян И., Сандберг Д., Веннборг А., Фельдвиш Дж., Толмачев В., Орлова А., Сандстрём М., Любберинк М., Олофссон Х., Карлссон Дж., Линдман Х (2016). «Измерение экспрессии рецептора HER2 при метастатическом раке молочной железы с использованием [68Ga] ABY-025 Affibody PET / CT». Тераностика. 6 (2): 262–271. Дои:10.7150 / thno 13502. ЧВК 4729774. PMID 26877784.
  28. ^ Соренсен Дж., Сандберг Д., Сандстрём М., Венн-борг А., Фельдвиш Дж., Толмачев В., Острём Г., Любберинк М., Гарске-Роман Ю., Карлссон Дж., Линдман Х (2014). «Первая молекулярная визуализация экспрессии HER2 в метастазах рака молочной железы с использованием молекулы аффибоди 111In-ABY-025» (PDF). J Nucl Med. 55 (5): 730–735. Дои:10.2967 / jnumed.113.131243. PMID 24665085.
  29. ^ Андерссон К.Г., Оруджени М., Гаруси Дж., Митран Б., Столь С., Орлова А., Лёфблом Дж., Толмачев В. (2016). «Возможность визуализации экспрессии рецептора эпидермального фактора роста с помощью ZEGFR: 2377 аффитной молекулы, меченной 99mTc, с использованием цистеинсодержащего хелатора на основе пептидов». Int J Oncol. 49 (6): 2285–2293. Дои:10.3892 / ijo.2016.3721. ЧВК 5118000. PMID 27748899.

внешние ссылки