Szybkie odkrywanie leków
Najnowsze postępy w dziedzinie automatyzacji i przetwarzania danych pozwalają naukowcom na szybkie prowadzenie milionów testów chemicznych, genetycznych i farmakologicznych. Szczególnie jedna z technik, zwana wysokoprzepustowym badaniem przesiewowym, zrewolucjonizowała dziedzinę odkrywania nowych środków leczniczych. Proces ten polega na ekranowaniu milionów białek i genów pod kątem ich właściwości leczniczych, które można następnie wykorzystać w lekach. Ponieważ leki te do aktywacji wymagają związania z określonym białkiem docelowym, badaczy szczególnie interesuje znalezienie ich docelowych miejsc wiązania. Celem finansowanego przez UE projektu TARGETBINDER(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (Target binders) było odkrycie krótkich białek zwanych peptydami, które silnie wiążą się z interesującymi z farmaceutycznego punktu widzenia białkami docelowymi. Kolejnym celem było poddanie dalszym testom peptydów o najwyższym powinowactwie wiązania z myślą o opracowaniu nowych leków. Projekt TARGETBINDER stworzył metodę prowadzenia badań przesiewowych wielu różnych cząsteczek wiążących peptydy w białku docelowym. Na początek naukowcy zastosowali technikę wariantowego obrazowania rybosomu w celu dokonania badania przesiewowego >10(+11) różnych peptydów do wiązania. Następnie, za pomocą sekwencjonowania nowej generacji, uzyskano listę 100 000 potencjalnych cząsteczek wiążących peptydy, które zsyntetyzowano na szkiełku mikroskopowym. Kolejnym krokiem była walidacja cząsteczek wiążących peptydy poprzez zabarwienie ich różnymi kandydatami białkowymi. Jednocześnie opracowano zautomatyzowane urządzenie zdolne do pomiaru siły wiążącej 10 000 peptydów na centymetr kwadratowy na każdym szkiełku mikroskopowym. Po zidentyfikowaniu cząsteczek wiążących peptydy o wysokim powinowactwie wiązania, badacze przetestowali je za pomocą oznaczeń biologicznych. Najbardziej obiecujące cząsteczki wiążące peptydy zsyntetyzowano na specjalnie zaprojektowanych szkiełkach w gęstości rzędu 10 000 peptydów na centymetr kwadratowy. Po potwierdzeniu ich wysokiego powinowactwa wiązania, badacze określili sygnatury wiązania lub odcinki aminokwasów, które zespajają każdy peptyd z jego białkiem docelowym. Pomimo trudności dotyczących wiązania białek docelowych z nowo odkrytymi peptydami, zespół TARGETBINDER odniósł sukces, identyfikując kilka białek istotnych z farmaceutycznego puntu widzenia. Jedno z nich, białko wiążące receptor czynnika wzrostu 2, inaczej zwane Grb2, zaangażowane jest we wzrost nowotworu i dlatego stanowi potencjalne białko docelowe w terapii przeciwnowotworowej. Poprzez opracowanie i udoskonalenie techniki wysokoprzepustowych, zespół TARGETBINDER stworzył metody projektowania leków. Działania te w dużym stopniu wpłyną na medycynę i branżę biotechnologii.
Słowa kluczowe
Odkrywanie leków, wysokoprzepustowe badania przesiewowe, docelowe substancje wiążące, peptydy, białka docelowe, Grb2
