Nowe narzędzie firmy Imperial and Molecular Dimensions może pomóc biologom w szybkim odkryciu cennych informacji na temat białek znajdujących się w błonach komórkowych.
Imperial współpracuje z tą firmą w celu wprowadzenia na rynek testu o wysokiej przepustowości, który pomoże naukowcom zdobyć podstawową wiedzę na temat integralnych białek błonowych – składników żywych komórek, które są celem 60% przepisywanych leków.
Profesor Byrne i jego zespół stworzyli badanie pozwalające szybko określić, które lipidy przywrócą stabilność i funkcję białka błonowego.
Molecular Dimensions, brytyjska firma Calibre Scientific, która dostarcza narzędzia i zasoby biologom strukturalnym na całym świecie, będzie rozwijać wynalazek profesor Bernadette Byrne i jej współpracowników z Wydziału Nauk Biologicznych Uniwersytetu Imperial College.
Firma planuje przekształcić ją w produkt komercyjny, który mógłby zmienić kluczowy obszar badań biologicznych i przynieść wnioski, które będzie można wykorzystać w tworzeniu nowych leków.
Kluczowa rola białek błonowych
Każda komórka biologiczna jest otoczona błoną zbudowaną z cząsteczek lipidowych i integralnych białek. Błona działa jako bariera, która selektywnie oddziela komórkę od jej zewnętrznego środowiska, a białka odgrywają kluczową rolę w transferze składników odżywczych i informacji chemicznych do komórki oraz produktów odpadowych i toksyn z niej.
Wiele przepisywanych leków, niezależnie od tego, czy leczą nadciśnienie, depresję czy choroby zakaźne, działa poprzez zmianę lub wykorzystanie sposobu funkcjonowania białek błonowych. Podstawowe badania nad białkami są zatem niezwykle cenne dla identyfikacji nowych celów leków i umożliwienia opracowywania leków poprawiających jakość życia.
Wiele przepisywanych leków działa poprzez zmianę lub wykorzystanie sposobu funkcjonowania integralnych białek błonowych. Badania nad białkami są zatem cenne dla identyfikacji celów leków.
Jednym z kluczowych wyzwań w badaniu integralnych białek błonowych jest sytuacja typu Catch-22. „Aby dokładnie zrozumieć, jak działa białko błonowe, trzeba je wyjąć z błony i zobrazować za pomocą technik takich jak krystalografia rentgenowska” — wyjaśnia profesor Byrne. „Ale robiąc to, zakłócasz ważne interakcje między błoną a białkiem błonowym, które próbujesz badać”.
Te interakcje można przywrócić, dodając białka z powrotem do lipidów, ale nie jest łatwo stwierdzić, które lipidy błonowe, które czasami współpracują w złożonych kombinacjach, są zaangażowane w interakcję z białkiem. Badania mogą być zatem zasobochłonnym i czasochłonnym procesem prób i błędów.
Przekształcanie badań podstawowych
Aby sprostać zapotrzebowaniu na wydajniejszą metodę badania integralnych białek błonowych, profesor Byrne i jej zespół opracowali niedrogie urządzenie do badania o wysokiej przepustowości, które pozwala szybko określić, które lipidy najlepiej przywrócą stabilność i funkcję danego białka błonowego.
Jego wynalazek opierał się na ciężko zdobytych spostrzeżeniach zespołu na temat interakcji między białkami i lipidami. „Zaprojektowaliśmy ekran, wykorzystując wiedzę, którą zdobyliśmy przez lata naszych własnych badań, które wykazały na przykład, że niektóre białka oddziałują specyficznie z lipidem PE [phosphatidylethanolamine] i inne z cholesterolem” – powiedział profesor Byrne.
„Ten nowy ekran jest niezwykle innowacyjny i będzie świetnym uzupełnieniem zestawu narzędzi dla wszystkich badaczy białek błonowych. Molecular Dimensions z dumą współpracuje z Bernadette i jej zespołem”. Dr Simon Tanley Calibre Scientific
„Przeszukaliśmy również literaturę pod kątem przykładów analizy białek błonowych i skorzystaliśmy z badań innych zespołów. Dodatkowo myśleliśmy o kombinacjach lipidów, ponieważ wiemy, że w niektórych przypadkach białko potrzebuje wielu lipidów dla stabilności, a czasami również funkcji”.
Po opracowaniu ekranu profesor Byrne współpracował z Molecular Dimensions, aby go dopracować i zweryfikować. Po zawarciu umowy handlowej z Imperial firma wykorzysta teraz swoje możliwości komercyjne do prototypowania, testowania i produkcji ekranu jako produktu komercyjnego przed wprowadzeniem go na rynek i dystrybucją.
Molecular Dimensions spodziewa się, że test znajdzie odbiorców wśród uniwersytetów i firm farmaceutycznych na całym świecie oraz pomoże znacznie przyspieszyć badania naukowe.
„Ten nowy ekran jest niezwykle innowacyjny i będzie świetnym uzupełnieniem zestawu narzędzi dla wszystkich badaczy białek błonowych. Molecular Dimensions z dumą współpracuje z Bernadette i jej zespołem, aby urzeczywistnić ich wizję” – dr Simon Tanley, brytyjski naukowy lider w Calibre Scientific, siedziba główna w Sheffield.
„Badanie interakcji białek błonowych z lipidami było do tej pory niezwykle trudne. Mam nadzieję, że ten ekran dostarczy nowych spostrzeżeń na temat tego, jak kompleksy białek i lipidów funkcjonują na poziomie molekularnym i otworzy nowe ścieżki badawcze dla wielu grup” — powiedział profesor Byrne.
Wspieranie wpływu badań w Imperial
Inicjatywa profesor Byrne i jej zespołu, aby przekształcić swoje spostrzeżenia w potwierdzoną technologię, została wsparta przez Impact Acceleration Account, program finansowania UKRI, który oferuje finansowanie badaczom mającym na celu opracowanie praktycznych innowacji w oparciu o swoje badania. Profesor Byrne i jej współpracownicy otrzymali również wsparcie od Imperial Enterprise na komercjalizację badań i współpracę z Molecular Dimensions.
Dr Simon Hepworth, współdyrektor Enterprise (Commercialisation), powiedział: „Połączenie wynalazku profesora Byrne’a i komercyjnej wiedzy specjalistycznej Molecular Dimensions nie tylko przyspieszy cenne badania podstawowe, ale może ostatecznie otworzyć szereg nowych możliwości w rozwoju leków z korzyścią dla sektora opieki zdrowotnej, a ostatecznie dla pacjentów”.
Dr Mei Chong, Industry Partnerships and Commercialisation Executive (Natural Sciences), powiedział: „Dzięki szerokiemu dostępowi do nowego zestawu narzędzi naukowcy na całym świecie uzyskają dostęp do najnowocześniejszej technologii, która usprawni ich pracę nad białkami błonowymi”.
Komercjalizację w Imperial ułatwia Imperial Enterprise, zespół, który pomaga firmom uzyskać dostęp do odkryć i wiedzy eksperckiej uniwersytetu oraz wspiera pracowników naukowych i badawczych w przekształcaniu wiedzy eksperckiej w rozwiązania w świecie rzeczywistym. Zespół chętnie odpowiada na zapytania firm, pracowników i studentów Imperial.
Ilustracja u góry: Receptor dla zaawansowanych produktów glikacji (RAGE) osadzony w błonie komórkowej. Juan Gartner/Science Photo Library za pośrednictwem Getty Images.
