In 'proof of concept'-experimenten met muis- en menselijke cellen en weefsels, zeggen Johns Hopkins Medicine-onderzoekers dat ze kleine eiwitten hebben ontworpen, nanobodies genaamd, die zijn afgeleid van lama-antilichamen, die mogelijk kunnen worden gebruikt om gerichte medicijnen aan menselijke spiercellen te leveren. De onderzoekers zeggen dat het vermogen om dergelijke weefsels nauwkeuriger te richten, de zoektocht naar veiligere, efficiëntere manieren zou kunnen bevorderen om pijn tijdens operaties te verlichten, onregelmatige hartritmes te behandelen en aanvallen onder controle te houden.

De resultaten van de experimenten werden op 21 februari gepubliceerd in het Journal of Biological Chemistry .

Nanobodies zijn kleine versies van eiwitten die antilichamen worden genoemd en die potentiële pathogenen markeren voor vernietiging door het immuunsysteem. Wetenschappers weten niet waarom ze alleen in sommige soorten voorkomen, zoals de kameelachtigen en haaien, maar sinds hun ontdekking in de jaren tachtig hebben onderzoekers ze met wisselend succes bestudeerd voor gebruik als onderzoeksinstrument en toedieningssysteem voor geneesmiddelen tegen kanker.

De onderzoekers van Johns Hopkins waren zich bewust van dergelijke experimenten en vermoedden dat nanobodies nuttig zouden kunnen zijn als hulpmiddel om zich te hechten aan de natriumionkanalen van een cel, die fungeren als een soort schakelaar die chemische signalen kan geleiden die spiercellen in- of uitschakelen.

Negen varianten van deze schakelaars verschijnen in het menselijk lichaam, elk specifiek voor een type weefsel zoals spieren of zenuwen. Omdat de kanaaleiwitten onderling slechts kleine verschillen hebben, kunnen de meeste medicijnen er geen onderscheid tussen maken, wat veiligheidsrisico's met zich meebrengt wanneer ze proberen te gebruiken met medicijnen zoals anesthetica. Bestaande medicijnen, zeggen de onderzoekers, blokkeren pijn en kalmeren een patiënt door de natriumionkanalen in zenuwen en skeletspieren "uit" te zetten, maar kunnen ook de hartslag gevaarlijk verlagen en hartritmes verstoren.

Andere studies, zeggen de Johns Hopkins Medicine-onderzoekers, hebben inderdaad aangetoond dat nanobodies kunnen worden gebruikt om een ​​lading te vervoeren, een vermogen dat de inspanningen om medicijnen aan specifieke natriumionkanalen te leveren zou kunnen bevorderen, waardoor dergelijke bijwerkingen worden geëlimineerd.

"Dit is de reden waarom clinici en farmaceutische bedrijven geïnteresseerd zijn in het vinden van medicijnen die deze kanalen kunnen moduleren - om ze aan of uit te zetten - duidelijk", zegt Sandra Gabelli, Ph.D., universitair hoofddocent geneeskunde aan de Johns Hopkins University School of Medicine .

Gabelli erkende dat de kleine omvang van nanobodies hen in staat zou kunnen stellen te binden aan gebieden die niet toegankelijk zijn voor grotere moleculen, zoals grotere antilichamen die vaak worden gebruikt voor vergelijkbare toepassingen.

In hun proof-of-concept-experimenten screende het onderzoeksteam van Gabelli een zeer grote bibliotheek van 10 miljoen nanobodies om ze te ontwikkelen als biologische eiwitten die mogelijk onderscheid zouden kunnen maken tussen de natriumionkanalen in de spieren en die in de zenuwen.

In samenwerking met Manu Ben-Johny van de Columbia University bevestigden de onderzoekers een fluorescerend "reporter"-molecuul aan de nanobodies dat oplicht wanneer het interageert met het natriumkanaal. Door de gloed te volgen, ontdekten de onderzoekers dat twee nanobodies, Nb17 en Nb82, zich hechten aan de natriumionkanalen die specifiek zijn voor de skeletspier en de hartspier.

De onderzoekers testten ook de stabiliteit van de nanobodies bij verschillende temperaturen, een sleutelfactor bij de ontwikkeling en levering van medicijnen aan klinieken. Het onderzoeksteam ontdekte dat nanobodies Nb17 en Nb82 resistent waren tegen temperaturen tot respectievelijk 168,8 en 150,8 graden Fahrenheit, wat aangeeft dat deze nanobodies onder normale omstandigheden houdbaar zouden blijven.

De onderzoekers zijn vervolgens van plan om de aan elkaar gebonden nanobody- en natriumionkanalen in beeld te brengen om meer te onthullen over hoe deze interactie werkt. + Verder verkennen

Miniatuur lama-antilichamen kunnen helpen bij het bestrijden van SARS-CoV-2-varianten