09.12.2020 - Università degli Studi di Roma Tor Vergata

Wie man Antikörper zur Kontrolle chemischer Reaktionen einsetzt

Forscher entwickelten eine Strategie zur Synthese von funktionellen Molekülen mit spezifischen diagnostischen Antikörpern

Antikörper sind bemerkenswerte Biomarker: Sie sind die Anhaltspunkte, die uns Hinweise auf viele Krankheiten geben und wie unser Immunsystem ihnen entgegenwirkt. Jetzt hat eine Gruppe von Wissenschaftlern der Universität Rom, Tor Vergata (Italien), einen Weg gefunden, sie so umzuwandeln, dass sie eine bestimmte chemische Reaktion auslösen können.

"Wir demonstrierten eine Strategie zur Verwendung spezifischer Antikörper zur Kontrolle chemischer Reaktionen, die eine breite Palette von Molekülen bilden, von der Bildgebung bis hin zu therapeutischen Wirkstoffen", sagt Francesco Ricci, ordentlicher Professor an der Universität Rom Tor Vergata und Seniorautor des Artikels. "Unser Ansatz erlaubt die Synthese eines funktionellen Moleküls aus inaktiven Vorläufern nur dann, wenn ein spezifischer Antikörper in der Reaktionsmischung vorhanden ist".

Um dieses Ziel zu erreichen, machten sich die Forscher die Vielseitigkeit synthetischer DNA-Oligonukleotide und die Vorhersagbarkeit von DNA-DNA-Interaktionen zunutze. "Synthetische Oligonukleotide sind erstaunliche Moleküle, sie können mit einer Reihe von reaktiven Gruppen und auch mit Erkennungselementen modifiziert werden, die auf spezifische Antikörper abzielen können", sagt Lorena Baranda, Doktorandin in der Gruppe von Prof. Ricci und Erstautorin des Artikels. "In unserer Arbeit haben wir auf rationale Weise ein Paar modifizierter DNA-Sequenzen entworfen und synthetisiert, die einen spezifischen Antikörper erkennen und an ihn binden können. Wenn dies geschieht, befinden sich die reaktiven Gruppen, die an den anderen Enden der DNA-Stränge angehängt sind, in unmittelbarer Nähe, und ihre Reaktion wird ausgelöst, was schliesslich zur Bildung eines chemischen Produkts führt", erklärt sie.

Die in dieser Arbeit gezeigte Strategie kann beispielsweise dazu verwendet werden, die Bildung funktioneller Moleküle, wie z.B. therapeutischer Wirkstoffe, mit Biomarker-Antikörpern zu kontrollieren. Als prinzipiellen Beweis für diese mögliche Anwendung zeigten die Forscher die Bildung eines gerinnungshemmenden Medikaments, das in der Lage ist, die Aktivität von Thrombin, einem Schlüsselenzym der Blutgerinnung und ein wichtiges Ziel für die Behandlung von Thrombose, zu hemmen. "Wir konnten zeigen, dass ein spezifischer IgG-Antikörper die Bildung des Gerinnungshemmers auslösen kann, der nachweislich die Aktivität von Thrombin effizient hemmt", so Prof. Ricci. "Die Strategie ist hochspezifisch für den jeweiligen Antikörper und zudem programmierbar", so Prof. Ricci. Wir stellen uns vor, dass sie einen neuen Weg zu einer zielgerichteten Therapie und Diagnostik darstellen würde", schliesst er.

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