Mit Hilfe der DNA-origami-DNA-basiertes design von präzisen Nanostrukturen — Wissenschaftler bei Karolinska Institutet, Schweden, in Zusammenarbeit mit Forschern an der Universität von Oslo, Norwegen, in der Lage gewesen, zu zeigen, die Genaueste Entfernung zwischen dicht gepackten Antigene, um die stärkste Bindung an Antikörper im Immunsystem. Die Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift Nature Nanotechnology, von Bedeutung sein könnten, um die Entwicklung von Impfstoffen und Immuntherapien verwendet in Krebs.
Impfstoffe wirken, indem training das Immunsystem mit harmlosen Gemische von Antigenen (Fremdstoffe, die trigger eine Reaktion des Immunsystems), von einem virus, zum Beispiel. Wenn der Körper dann ausgesetzt das virus, das Immunsystem erkennt Antigene, die das virus trägt und in der Lage ist, effektiv zu verhindern, dass eine Infektion.
Heute, viele neue Impfstoffe nutzen der so genannten „particle-display“, was bedeutet, dass die Antigene in den Körper eingeführt/vorgestellt, um das Immunsystem in form von Teilchen mit vielen Antigenen dicht gepackt auf der Oberfläche. Partikel-Anzeige der Antigene funktioniert in einigen Fällen besser als ein Impfstoff als einfach, die Kostenlose Antigene und ein Beispiel ist die HPV-Impfung zum Schutz gegen Gebärmutterhalskrebs.
Antikörper oder Immunglobuline, vielleicht der wichtigste Teil der körpereigenen Abwehr gegen die Infektion, der Bindung von Antigenen sehr effektiv. Die Antikörper haben eine Y-förmige Struktur, wo jeder „arm“ kann binden ein antigen. Auf diese Weise kann jedes Antikörper-Molekül kann in der Regel binden zwei antigen-Moleküle.
In der aktuellen Studie, die Forscher untersucht, wie nah und wie weit entfernt voneinander die Antigene verpackt werden können, ohne signifikante Auswirkungen auf die Fähigkeit eines Antikörpers zu binden beide Moleküle gleichzeitig.
„Wir haben zum ersten mal in der Lage war, genau zu Messen Sie den Abstand zwischen Antigene, die beste gleichzeitige Bindung beider Arme verschiedener Antikörper. Entfernungen von etwa 16 Nanometern bieten die stärkste Bindung“, sagt Björn Högberg, professor am Department of Medical Biochemistry and Biophysics, Karolinska Institutet, wer führte die Studie.
Die Studie zeigt auch, dass immunglobulin M (IgM), der erste Antikörper in einer Infektion, ist die deutlich größere Reichweite, das ist die Fähigkeit zur Bindung von zwei Antigenen, als man bisher dachte. IgM hat auch eine deutlich größere Reichweite als die IgG-Antikörper produziert, in einem späteren Stadium der Infektion.
Die Technologie der Wissenschaftler basiert auf einer relativ neuen Technik, bekannt als DNS-origami, die schon seit 2006 im Einsatz ist, erlaubt eine präzise Nanostrukturen konstruiert werden, die mit der DNA. Allerdings ist es erst in den letzten Jahren, dass die Wissenschaftler gelernt haben, mit dieser Technik in die biologische Forschung. Die Anwendung verwendet die in der Studie neu entwickelt.
„Durch die Antigene auf diese DNA-origami-Strukturen können wir herstellen, Oberflächen mit präzise Entfernungen zwischen den Antigenen und dann Messen, wie sich verschiedene Arten von Antikörpern zu binden. Jetzt können wir genau Messen, wie Antikörper interagieren mit verschiedene Antigene in einer Weise, dass war vorher nicht möglich“, sagt Björn Högberg.
Die Ergebnisse können verwendet werden, um ein besseres Verständnis der Immunantwort, zum Beispiel, warum der B-Lymphozyten, eine Art von weißen Blutkörperchen, sind so effektiv aktiviert durch Partikel-display Impfstoffe und bessere Antikörper für die Immuntherapie bei der Behandlung von Krebs.
Die Forschung wurde in enger Zusammenarbeit mit dem Labor der adaptiven Immunität und Homöostase der Leitung von Jan Terje Anderson an der Universität von Oslo und der Oslo University Hospital.
„Wir untersuchen die Beziehung zwischen der Struktur und Funktion von Antikörpern. Diese Einsicht ist wichtig, wenn wir das design der nächsten generation der Impfstoffe und Antikörper für die maßgeschneiderte Behandlung von schweren Krankheiten. Wir haben lange auf der Suche nach neuen Methoden, die uns helfen können, erhalten Sie detaillierten Einblick, wie die verschiedenen Antikörper binden an die Antigene. Die Zusammenarbeit mit Björn Högberg eröffnet völlig neue Türen“, sagt Jan Terje Andersen.