Het selecteren van de meest effectieve moleculen voor medicijnafgifte is vaak een proces van vallen en opstaan, maar de ingenieurs van Cornell bieden enige precisie dankzij een techniek die de prestaties van die moleculen in levende cellen onthult.

Geneesmiddelafgiftesystemen regelen de tijd en plaats waarop therapieën in het lichaam worden vrijgegeven. Een essentieel onderdeel van veel medicijnafgiftesystemen is het molecuul dat een antilichaam - dat een doelwit zoals kankercellen zoekt - koppelt aan een medicijn dat is ontworpen om het doelwit te vernietigen. De linker moet het medicijn niet alleen vastgebonden houden aan het antilichaam terwijl het naar een doelcel reist, het moet het medicijn op de juiste manier in de cel afgeven, op het juiste moment op de juiste plaats.

Biomoleculaire ingenieurs verzamelen aanwijzingen over de effectiviteit van linkers door ze te testen in celvrije omgevingen - modelvloeistoffen die niet alle complexe interacties bevatten die doorgaans in hun geheel worden aangetroffen, levende cellen. Ze zijn gemakkelijker te bestuderen, maar zijn niet altijd even nauwkeurig, mogelijk leidend tot linkerfalen bij daaropvolgende tests.

Een onderzoeksteam onder leiding van Chris Alabi, universitair hoofddocent chemische en biomoleculaire engineering, heeft een methode ontwikkeld die fluorescerende sondes gebruikt om de snelheid te zien en te meten waarmee linkers met succes medicijnen vrijgeven in levende cellen. Het onderzoek, "Responsieve antilichaamconjugaten maken kwantitatieve bepaling van intracellulaire bindingsafbraaksnelheid mogelijk, " gepubliceerd op 8 oktober in het tijdschrift Cel Chemische Biologie .

"Direct, farmaceutische bedrijven maken een heleboel linkers en kijken dan welke het beste werken voor een bepaalde toepassing door ze allemaal te moeten testen. Het is een shotgun-aanpak, " zei Alabi. "Met onze techniek, ze kunnen nu een weloverwogen beslissing nemen op basis van werkelijke intracellulaire aantallen, voordat ze het drugssysteem in elkaar staken."

De sondes bestaan ​​uit twee fluorescerende kleurstoffen die elkaar onzichtbaar maken wanneer ze aan het antilichaam worden vastgemaakt als onderdeel van het toedieningssysteem. Wanneer de linker breekt en de kleurstoffen losmaakt, ze worden zichtbaar met een microscoop, wat aangeeft dat het medicijn in de cel is afgegeven.

Deze sondes zijn ontwikkeld in het laboratorium van Alabi en bieden ingenieurs een nauwkeurige manier om de snelheid te meten waarmee de chemische binding van een linker uit het toedieningssysteem breekt terwijl hij zich in de cel bevindt.

"Als we eenmaal weten wat de timing is voor verschillende linkerbindingen en celprocessen, dan kunnen we zeggen, 'OKE, voor geneesmiddel A verbonden met antilichaam B, zo lang duurt het, dus als we ziekte C willen behandelen, we zouden deze linker moeten gebruiken, ' zei Alabi.

Om de sonde te demonstreren, Alabi en zijn team ontwikkelden een antilichaamconstruct met een disulfidelinker waarvan bekend is dat deze goed werkt binnen het HER2-eiwit. een zeer gewaardeerd doelwit voor de behandeling van borstkanker. Zodra het leveringssysteem het eiwit heeft bereikt, het team was in staat om op betrouwbare wijze intracellulaire processen te meten, zoals de kinetiek en halfwaardetijd van de disulfidelinker.

"Voor de biomoleculaire ingenieurs en bedrijven die een doel voor ogen hebben, we kunnen het medicijnontdekkingsproces veel sneller maken omdat we nu iets weten over hoe lang het gaat duren om het medicijn vrij te geven, " zei Alabi, die hoopt de techniek verder te demonstreren door middel van partnerships met farmaceutische bedrijven.

De sondes kunnen ook door chemisch biologen worden gebruikt om meer te weten te komen over intracellulaire processen, zoals de specifieke middelen die verantwoordelijk zijn voor het splitsen van linkers, zei Alabi.