Odszyfrowanie cząsteczek cukru na białkach przekształci medycynę spersonalizowaną
To zintegrowane podejście oznacza, że badacze nie muszą łączyć oddzielnych usług; zapewniamy kompletny przepływ pracy.
Robert-Jan Lamers, koordynator projektu GLYSEC oraz współzałożyciel i dyrektor spółki Immundnz Ltd.
Sukces nowoczesnych terapii w coraz większym stopniu zależy od zrozumienia, w jaki sposób biologia swoista dla pacjenta kształtuje reakcje na leki. Przyłączanie cząsteczek cukru do białek, proces zwany glikozylacją(odnośnik otworzy się w nowym oknie), może znacząco wpływać na funkcje układu odpornościowego. Ta warstwa biologii była jednak w dużej mierze pomijana przy opracowywaniu leków, gdzie tradycyjnie kładziono nacisk na sekwencję białka i powinowactwo do celu. Struktury glikanów są bardzo złożone, dynamiczne i trudne do systematycznego scharakteryzowania. Dlatego też rzadko są one włączane do standardowego projektowania i produkcji leków. Niepożądane reakcje immunologiczne wywołane wzorcami glikanów mogą zmniejszyć skuteczność terapii lub wywołać działania niepożądane, co pokazuje, jak potrzebne są strategie predykcyjne.
Oparta na współpracy platforma do analizy glikozylacji
Projekt GLYSEC, finansowany ze środków UE za pośrednictwem programu „Horyzont Europa”(odnośnik otworzy się w nowym oknie) oraz organizacji Innovate UK(odnośnik otworzy się w nowym oknie) i RVO(odnośnik otworzy się w nowym oknie), stworzył zintegrowaną platformę analityczną dla glikoimmunologii, która pomaga naukowcom odkrywać, w jaki sposób cząsteczki cukru na białkach, znane jako glikany, kształtują odpowiedzi immunologiczne i postęp choroby. GLYSEC jest wynikiem partnerstwa pomiędzy trzema europejskimi firmami: Immundnz(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w Wielkiej Brytanii, GlycoMScan(odnośnik otworzy się w nowym oknie) i TenWise(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w Holandii. Współpraca pozwala połączyć wiedzę immunologiczną Immundnz z najnowocześniejszą glikoproteomiką LC-MS GlycoMScan i eksploracją literatury opartą na sztucznej inteligencji TenWise. „Oferujemy wszystko, od eksperymentów z komórkami odpornościowymi po zaawansowaną analizę glikopeptydów i bioinformatykę predykcyjną. Takie zintegrowane podejście oznacza, że badacze nie muszą łączyć oddzielnych usług; zapewniamy kompletny przepływ pracy” — wyjaśnia koordynator projektu Robert-Jan Lamers, współzałożyciel i dyrektor firmy Immundnz Ltd. Projekt GLYSEC umieszcza biologię glikanów w centrum odkrywania leków, generując dane, które można bezpośrednio interpretować na potrzeby identyfikacji nowych celów leków i biomarkerów. Usługa nie tylko generuje dane, ale przekształca je w praktyczne informacje, które kierują rozwojem terapii.
Technologie stojące za GLYSEC
Proces glikoimmunologiczny GLYSEC rozpoczyna się od wyboru interesujących komórek odpornościowych, takich jak komórki dendrytyczne, makrofagi, komórki NK, limfocyty T lub limfocyty B oraz preferowanego typu komórek. Po dostosowaniu projektów eksperymentalnych we współpracy z klientem, takim jak instytuty badawcze lub szpitale, tworzone są współhodowle, a kandydaci na leki są testowani za pomocą cytometrii przepływowej i multipleksowych testów immunologicznych. Próbki są następnie przygotowywane do analizy za pomocą chromatografii cieczowej ze spektrometrią mas o wysokiej rozdzielczości(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w celu wygenerowania szczegółowych widm masowych do precyzyjnej charakterystyki glikozylowanych białek. Projekt GLYSEC integruje dane eksperymentalne z bioinformatyką predykcyjną, wykorzystując informacje z proteomicznych i glikanowych baz danych. Usługa łączy wygenerowane profile glikozylacji swoiste dla danego miejsca ze ścieżkami sygnalizacyjnymi, metabolitami i chorobami. Skonsolidowane wyniki są przedstawiane w formie sprawozdania, które dostarcza precyzyjnych odpowiedzi na oryginalne pytania klienta dotyczące biologii i stanowi kierunkowskaz dla strategii terapeutycznych lub diagnostycznych.
Znaczące odkrycia
Podejście projektu GLYSEC zostało zastosowane w wielu obszarach chorobowych, w tym w chorobach nowotworowych, zapalnych i autoimmunologicznych, wspierając zarówno innowacje terapeutyczne, jak i diagnostyczne. Projekt przyczynił się już do znaczących przełomów, takich jak te wymienione poniżej. W przypadku immunoterapii nowotworów platforma ujawniła, że wzory cukrowe na komórkach odpornościowych określają, czy atakują one guzy, czy wspierają ich wzrost. Modyfikując etapy glikozylacji, naukowcy byli w stanie wprowadzić komórki odpornościowe w tryb walki z rakiem. Podobnie, w badaniach nad chorobami autoimmunologicznymi, projekt GLYSEC zidentyfikował zmiany glikanowe, które wywołują niepożądaną aktywację immunologiczną. Pozwoli to określić cele dla wczesnego etapu rozwoju leków. Odkrycia te pokazują siłę integracji glikoimmunologii z projektowaniem terapeutycznym i otwierają nowe możliwości interwencji swoistych dla pacjenta.
Inteligentniejsze projektowanie leków
Badanie profili glikanowych pacjentów przed rozpoczęciem leczenia może umożliwić przewidywanie reakcji immunologicznych, zmniejszać działania niepożądane i poprawiać skuteczność, stanowiąc ważny krok do uczynienia medycyny precyzyjnej rzeczywistością. Platforma przyspiesza również odkrywanie leków poprzez priorytetowe traktowanie celów o wysokim potencjale translacyjnym i może sprzyjać zupełnie nowym klasom terapeutycznym skoncentrowanym na modulacji glikanów. Według Lamersa: „GLYSEC stanowi fundamentalną zmianę w sposobie opracowywania terapii”. W dalszych planach zespół projektowy ma na celu nawiązanie współpracy z firmami farmaceutycznymi w celu włączenia informacji na temat glikozylacji w proces rozwoju leków. Konsorcjum połączyło firmy Immundnz, GlycoMScan i TenWise, korzystając ze współfinansowania przez UE w ramach programu „Horyzont Europa”, przez brytyjską Agencję Innowacji (Innovate UK) i Holenderską Agencję Przedsiębiorczości (RVO).