Anticorpos, encarregado de reconhecer e localizar alvos moleculares, estão entre as ferramentas mais úteis em biologia e medicina. Nanocorpos - primos minúsculos dos anticorpos - podem fazer as mesmas tarefas, por exemplo, marcação de moléculas para pesquisa ou marcação de células doentes para destruição. Mas, graças à sua simplicidade comparativa, os nanocorpos oferecem a perspectiva tentadora de serem muito mais fáceis de produzir.

Infelizmente, sua promessa não foi totalmente cumprida, porque os cientistas carecem de uma maneira eficiente de identificar os nanocorpos mais sintonizados com seus alvos. Contudo, um novo sistema, desenvolvido por pesquisadores da Rockefeller University e seus colaboradores e descrito hoje em Métodos da Natureza , promete tornar os nanocorpos dramaticamente mais acessíveis para todos os tipos de pesquisa.

Os anticorpos são proteínas defensivas implantadas pelo sistema imunológico para identificar e neutralizar invasores. Mas seu poder pode ser aproveitado de outras maneiras também, e eles são usados ​​em biologia e medicina para visualizar processos celulares, atacar células doentes e entregar moléculas específicas a locais específicos. Como seus primos maiores, os nanocorpos também podem ser usados ​​para essas tarefas, mas seu tamanho pequeno torna muito mais fácil o crescimento dos nanocorpos em fábricas de bactérias. Eles também podem acessar locais de difícil acesso que podem estar fora dos limites para moléculas maiores.

"Os nanocorpos têm um enorme potencial como alternativas versáteis e acessíveis aos anticorpos convencionais, mas, infelizmente, as técnicas atuais apresentam um gargalo para atender a demanda por eles, "diz o autor do estudo Michael Rout, chefe do Laboratório de Biologia Celular e Estrutural da Rockefeller. "Esperamos que nosso sistema torne nanocorpos de alta afinidade mais disponíveis, e abrir muitos novos usos possíveis para eles. "

Em seus primeiros estudos, a equipe gerou anticorpos de alta afinidade, aqueles que são capazes de se ligar com mais precisão aos seus alvos, dirigido contra duas proteínas fluorescentes que os biólogos costumam usar como marcadores para visualizar a atividade dentro das células:GFP e mCherry. Seu novo sistema, como os existentes para a geração de anticorpos, começa com um animal, neste caso, lhamas alojados em uma instalação em Connecticut.

Os lamas foram escolhidos porque as variantes de anticorpos que eles produzem são facilmente modificadas para gerar nanocorpos, que têm apenas um décimo do peso de um anticorpo normal. As lhamas foram imunizadas com GFP e mCherry, levando seus sistemas imunológicos a gerar anticorpos contra essas proteínas estranhas.

"A chave era descobrir uma maneira relativamente rápida de determinar as sequências genéticas dos anticorpos que se ligam aos alvos com maior afinidade. Até agora, obter essas sequências de alta afinidade tem sido uma espécie de Santo Graal, "diz Brian Chait, Camille e Henry Dreyfus Professor e chefe do Laboratório de Espectrometria de Massa e Química de Íons Gasosos em Rockefeller. "Uma vez que essas sequências são obtidas, é fácil projetar bactérias para produzir anticorpos em massa. "

Os pesquisadores, liderado pelo estudante de graduação Peter Fridy e o pós-doutorando Yinyin Li, começou fazendo bancos de dados de sequência de anticorpos a partir de RNA isolado de células produtoras de anticorpos na medula óssea das lhamas. Próximo, eles escolheram os anticorpos GFP e mCherry de ligação mais forte a partir de amostras de sangue dos mesmos lamas, e cortá-los quimicamente em pedaços menores, mantendo apenas a seção de ligação ao antígeno para criar nanocorpos.

Eles então determinaram as sequências parciais dos aminoácidos que compunham a proteína dos nanocorpos com uma técnica conhecida como espectrometria de massa. Usando um algoritmo de computador chamado "magia do lhama, "desenvolvido por David Fenyö e Sarah Keegan, da Escola de Medicina da Universidade de Nova York, eles combinaram a composição dos nanocorpos de maior afinidade com a sequência de RNA original. Com esta sequência, eles poderiam projetar bactérias para produzir os nanocorpos em massa antes de colocá-los em uso em experimentos.

Os anticorpos são frequentemente usados ​​para isolar uma estrutura particular dentro de uma célula para que os cientistas possam removê-la e examiná-la, e a equipe fez exatamente isso com seus novos nanocorpos. Eles purificaram várias estruturas celulares marcadas com GFP ou mCherry, e também visualizou essas estruturas in situ.

Contudo, seu procedimento gerou 25 tipos de nanocorpos capazes de direcionar precisamente GFP e seis para mCherry, um conjunto muito mais diverso de nanocorpos de alta afinidade do que normalmente é possível com as técnicas convencionais.

Essa abundância abre novas opções. Os cientistas podem selecionar apenas os melhores, eliminando nanocorpos que por acaso reagem de forma cruzada com outras moléculas, ou encadear dois nanocorpos que se ligam a pontos diferentes na mesma molécula alvo para gerar um dímero de super alta afinidade, exatamente como os pesquisadores demonstraram para os nanocorpos de GFP. Esta superalta afinidade pode ser um recurso poderoso ao entregar moléculas terapêuticas ou diagnósticas, porque reduziria a dosagem necessária, e assim reduzir os efeitos colaterais indesejados.

"Dado que agora podemos identificar prontamente conjuntos de nanocorpos de alta afinidade, o futuro para eles como ferramentas de pesquisa, diagnósticos e terapêuticas parecem brilhantes, "diz Rout.