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DNA origami:一种精确的抗体检测工具

Xakita 2019-03-15 11:26:14

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利用DNA origami——基于DNA的精确纳米结构设计。瑞典卡洛林斯卡研究所的科学家与奥斯陆大学的研究人员合作,已经能够证明密集的抗原之间最精确的距离,以获得与免疫系统中抗体的最强结合。这项研究发表在《自然纳米技术》杂志上,可能对开发用于癌症的疫苗和免疫疗法具有重要意义。

例如,疫苗的工作原理是用病毒的无害抗原混合物(能引起免疫系统反应的外来物质)训练免疫系统。当身体暴露在病毒下时,免疫系统识别病毒携带的抗原,并能够有效地预防感染。

今天,许多新的疫苗使用了一种叫做“粒子展示”的东西,这意味着抗原以粒子的形式被引入体内/以粒子的形式呈现给免疫系统,这些粒子表面有许多密集的抗原。在某些情况下,抗原的颗粒显示作为疫苗比单纯提供游离抗原更有效,其中一个例子是保护宫颈癌的hpv疫苗。

抗体或免疫球蛋白,也许是机体抵御感染最重要的部分,能有效地结合抗原。抗体有一个Y形结构,每个“手臂”都能与抗原结合。这样,每个抗体分子通常可以结合两个抗原分子。

 

能够精确测量距离以获得最佳结合

在目前的研究中,研究人员检查了抗原彼此之间的紧密程度和距离,而不会显著影响抗体同时结合两个分子的能力。

“我们第一次能够精确测量抗原之间的距离,从而使不同抗体的两臂同时结合最佳。领导这项研究的卡罗琳斯卡研究所医学生物化学和生物物理系教授比约恩•H•格伯格说,大约16纳米的距离提供了最强的键。

这项研究还表明,免疫球蛋白M(IgM),第一个涉及感染的抗体,比先前想象的要大得多,即结合两种抗原的能力。IgM也比感染后期产生的IgG抗体有更大的范围。

 

相关的新技术

所使用的技术以一种相对新的技术为基础,如DNA Origami,自2006年以来一直在使用,允许精密纳米结构使用DNA设计。然而,只有近年来科学家才学会在生物研究中使用这一技术。在研究中的应用是新开发的。 

“通过将抗原放置在这些DNA Origami结构上,我们可以在抗原与抗体之间的精确距离内制造表面,然后测量不同类型的抗体结合到它们之间的距离。现在我们可以准确地测量在一个前所未有的不可能的manner中抗体与几种抗原之间的相互作用。”Björn Högberg说。

本发明的结果可用于更好地了解免疫应答,例如,B型淋巴细胞,一种白血细胞,因此有效地活化了颗粒显示器疫苗,并且在治疗癌症时设计了更好的免疫抗体。

 

量身定制治疗的重要见解

 这项研究是在奥斯陆大学和奥斯陆大学医院的Jan Terje Anderson领导的适应性免疫和体内平衡实验室的密切合作下进行的。

 “我们研究抗体的结构和功能之间的关系。当我们设计下一代疫苗和抗体来针对严重疾病进行定制治疗时,这种洞察力是很重要的。长期以来,我们一直在寻找新的方法来帮助我们深入了解不同抗体如何与抗原结合。与Björn Högberg的合作开启了全新的大门,”Jan Terje Andersen说。

这项研究由瑞典研究委员会、瑞典战略研究基金会、克努特和爱丽丝沃伦堡基金会、StalgReGeNe/卡罗林斯卡学院和挪威研究委员会资助。

Publication

"Binding to Nanopatterned antigens is Dominated by the Spatial Tolerance of antibodies"
Alan Shaw, Ian T Hoffecker, Ioanna Smyrlaki, Joao Rosa, Algridas Grevys, Diane Bratlie, Inger Sandlie, Terje Enar Michaelsen, Jan Terje Andersen and Björn Högberg.
Nature Nanotechnology, online 14 January 2019, doi: 10.1038/s41565-018-0336-3

来源:Xakita 原创

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