Aptamery místo protilátek: Čeští vědci zkrátili jejich vývoj z měsíců na pouhé dny

Aptamery jsou krátké řetězce DNA nebo RNA, které dokážou s vysokou přesností rozpoznat a navázat se na specifickou cílovou molekulu. Podobně jako protilátky se dají využít k detekci těchto molekul nebo k modulaci jejich aktivity.

Aptamery jsou krátké řetězce DNA nebo RNA, které dokážou s vysokou přesností rozpoznat a navázat se na specifickou cílovou molekulu. Podobně jako protilátky se dají využít k detekci těchto molekul nebo k modulaci jejich aktivity. Na rozdíl od protilátek jsou však mnohem stabilnější, lze je synteticky vyrábět a chemicky modifikovat pro dosažení požadovaných vlastností, což jim otevírá možnosti, které s protilátkami nejsou dosažitelné. S rostoucí poptávkou po přesných a rychlých diagnostických nástrojích jsou aptamery pro tyto aplikace často vhodnější než protilátky. Jejich vývoj je však experimentálně náročný a časově náročný. Tým vědců z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR (IOCB Praha), vedený Dr. Markem Ondrušem a prof. Michalem Hockem, nyní vyvinul technologii, která tento proces výrazně zkracuje.

„Vývoj aptameru je často jako hledání jehly v kupce sena. Mezi biliony různých sekvencí DNA hledáme tu, která se silně a specificky váže na cílovou molekulu,“ vysvětluje Dr. Ondruš. „Náš nový přístup nejprve prověřuje ‚aptamerové rodiny‘ – stovky příbuzných sekvencí – a poté identifikuje nejlépe fungujícího člena rodiny. Tento přístup dokáže zkrátit dobu vývoje z několika měsíců na pouhých několik dní.“

Tým také rozšířil potenciální aplikace aptamerů chemickou modifikací jejich stavebních bloků. Například zavedení funkčních skupin podobných těm, které se přirozeně vyskytují v aminokyselinách, umožňuje výsledným molekulám kombinovat výhody DNA i protilátek. Jejich sekvence je kódována pořadím nukleotidů v DNA, zatímco připojené chemické modifikace výrazně rozšiřují jejich schopnost rozpoznávat biologicky relevantní cíle a napodobovat interakce mezi proteiny, které jsou základem mnoha biologických procesů. Vědci demonstrovali potenciál této nové metody na lidském inzulínovém receptoru, klíčovém proteinu regulujícím hladinu cukru v krvi. Vyvinuli aptamer, který se specificky váže na receptor, a objasnili molekulární základ této interakce pomocí kryo-elektronové mikroskopie.

„Ukázali jsme, že chemicky zavedené funkční skupiny hrají klíčovou roli nejen při rozpoznávání cíle a tvorbě komplexu aptamer-protein, ale také při stabilizaci struktury DNA aptameru. Naše zjištění poskytují nové poznatky o tom, jak mohou chemicky modifikované nukleové kysely napodobovat klíčové vlastnosti proteinů,“ dodává Ondruš. V budoucnu by tato technologie mohla doplňovat – nebo v některých aplikacích dokonce nahradit – diagnostické nástroje založené na protilátkách. Výzkumníci spolupracují s IOCB Tech na jejím dalším vývoji, jelikož tato společnost pomáhá převádět objevy z IOCB Praha do praktických aplikací.