Wetenschappers van het Duitse Kankeronderzoekscentrum (DKFZ) zijn erin geslaagd biomoleculen in spiegelbeeld te reconstrueren. Het doel van de onderzoekers is om een ​​kunstmatig systeem voor eiwitsynthese in spiegelbeeld te creëren. Hun doel is om therapeutische eiwitten in spiegelbeeld te produceren, zoals antistoffen, die zouden worden beschermd tegen biologische afbraak in het lichaam en geen immuunrespons veroorzaken.

Bijna alle biologische moleculen bestaan ​​als twee verschillende ruimtelijke structuren die met elkaar in verband staan, zoals beeld en spiegelbeeld. Deze moleculen worden enantiomeren genoemd. Net zoals iemands rechter- en linkerhand, ze kunnen niet over elkaar heen worden gelegd. Afhankelijk van de richting waarin de moleculen roteren door gepolariseerd licht, ze worden D-enantiomeren (naar rechts) of L-enantiomeren (naar links) genoemd. Hoewel bijna alle eiwitten die in de natuur voorkomen, bestaan ​​uit L-aminozuren, DNA en RNA zijn opgebouwd uit D-moleculen.

Wetenschappers van het Duitse kankeronderzoekscentrum (DKFZ) in Heidelberg werken aan de synthese van biomoleculen in hun spiegelbeeldvorm. In de toekomst, ze zijn van plan meer te bouwen dan losse moleculen:"Ons doel op lange termijn is om eenvoudige, kunstmatige biologische systemen in spiegelbeeld die overeenkomen met die in de natuur, maar geen interactie hebben met de omgeving, ", zegt projectleider Jörg Hoheisel.

In hun huidige werk de wetenschappers onder leiding van Hoheisel hebben een spiegelbeeldversie van een DNA-ligase kunnen genereren uit D-aminozuren. Ligasen verbinden DNA-fragmenten met elkaar. Het spiegelbeeldligase kan een compleet spiegelbeeldgen samenstellen uit even spiegelbeeldige DNA-fragmenten. Er zijn ook al meer D-enzymen beschikbaar die DNA repliceren en in RNA transcriberen. "Voor zover we nu zijn gekomen, Hoheisel meldt. "Vervolgens, we hebben een spiegelbeeldstructuur nodig die de functie van ribosomen in de cel vervult."

Ribosomen zijn macromoleculaire complexen in de cel die verantwoordelijk zijn voor het vertalen van RNA-strengen in ketens van aminozuren, waardoor eiwitten worden geproduceerd. "Zodra we ribosomen in spiegelbeeld hebben gegenereerd, we zouden een eenvoudig systeem hebben samengesteld waarmee we vrij gemakkelijk elk type eiwit zouden kunnen produceren, " zei Hoheisel. "Het kunstmatige systeem zou onafhankelijk zijn van de natuur, maar identiek in alle biofysische en chemische kenmerken en zou uiteindelijk kunnen leiden tot een archetypische, spiegelbeeld kopie van een cel."

Hoewel dit nog steeds een visie op de verre toekomst is, de onderliggende benadering kan in de nabije toekomst al voor therapeutische doeleinden worden gebruikt, bijvoorbeeld om spiegelbeeldantilichamen te synthetiseren. Vandaag, deze therapeutische immunoproteïnen worden synthetisch geproduceerd en gebruikt als geneesmiddelen voor de behandeling van een aantal ziekten, waaronder kanker. Echter, het immuunsysteem van de patiënt kan lichaamseigen antilichamen produceren tegen de therapeutische antilichamen. "Voor het lichaam het zijn uiteindelijk buitenlandse indringers die moeten worden bestreden, net als ziekteverwekkers, Hoheisel legde uit. "Een antilichaamgeneesmiddel bestaande uit spiegelbeeld-D-aminozuren in plaats van natuurlijke L-aminozuren zou waarschijnlijk geen immuunrespons opwekken, omdat het immuunsysteem geen D-moleculen herkent."

In aanvulling, spiegelbeeldantilichamen kunnen langer therapeutisch actief zijn omdat ze in het lichaam heel langzaam biologisch worden afgebroken. Ze kunnen ook gemakkelijk als pillen worden ingenomen, omdat spijsverteringsenzymen in het lichaam er geen invloed op hebben. Hoheisel streeft deze doelen na in een internationale samenwerking met de steun van het Federale Ministerie van Onderwijs en Onderzoek (BMBF).