Optimerligand
Optimerligander är korta syntetiska oligonukleotidmolekyler som består av DNA eller RNA som binder till en specifik målmolekyl . De är konstruerade för att binda sina målmolekyler med affinitet vanligtvis i det låga nanomolära området. Optimer kan användas som antikroppshärmare i en rad applikationer och har optimerats för att öka deras stabilitet, minska deras molekylvikt och erbjuda ökad skalbarhet och konsistens i tillverkningen jämfört med vanliga aptamermolekyler .
Strukturera
Optimerligander är sammansatta av enkelsträngade DNA- eller RNA-polymerer. Dessa nukleinsyramolekyler kan uppvisa besläktad basparning för att producera sektioner av dubbelsträngat DNA eller RNA i Optimermolekylerna. Optimerligander bildar sekundära och tertiära strukturer med kompatibel intern basparning vid specifika delar av liganden där det är möjligt enligt den specifika sekvensen. Eftersom inte alla baser i Optimersekvensen kommer att vara kompatibla för intern dubbelsträngad parning, kommer enkelsträngade loop- och utbuktningsregioner att finnas kvar i de sekundära och tertiära strukturerna, där vätebindningsacceptor- och donatorgrupper är exponerade och tillgängliga för att interagera med det valda målet för målengagemang och målbindning.
Optimerbiblioteket som screenas för specifika bindare består av 1014 sekvenser som kommer att bilda olika variabla sekvensberoende strukturer. Den stora mångfalden i detta bibliotek möjliggör målbindning till en rad olika molekyler. Optimermolekyler kan binda sprickor och exponerade epitoper på protein- och cellulära mål och kan svepa runt små molekylmål. Detta möjliggör ett ökat målområde jämfört med traditionell antikroppsteknologi som har begränsningar i att exakt binda små molekylmål.
Eftersom Optimer-teknologin härstammar från aptamerer har Optimer-ligander förmågan att fungera som reversibla strukturella switchar , och ändrar sin struktur när de binder sin målmolekyl. Denna reversibla målbindning och frisättning innebär att Optimerliganden regenereras och kan användas för kontinuerlig avkänning i realtid för biologisk övervakning.
Utveckling
Utvecklad som en nästa generations aptamer -teknologi, producerades Optimer-ligander för att förbättra prestanda, tillverkningsbarhet och kommersialisering av aptamerer.
Optimerligander selekteras via en automatiserad screeningprocess med hög genomströmning in vitro . 3 distinkta upptäcktsplattformar är integrerade i Optimer-plattformen för optimerad upptäckt enligt måltyp. Med utgångspunkt från ett mångsidigt bibliotek av potentiella nukleinsyrabindare , är Optimerbiblioteket förfinat och berikat för sekvenser som har de erforderliga bindningsegenskaperna inklusive affinitet, specificitet, korsreaktivitet och buffertkompatibilitet. Den berikade Optimer-populationen screenas därefter för att identifiera den optimala ligandsekvensen som fungerar bäst.
Efter val av lämplig sekvens genomgår den identifierade Optimern en process för att bestämma det minimala oligonukleotidfragmentet inom denna sekvens som har de korrekta målbindande egenskaperna. Optimern trimmas för att endast innehålla denna sekvens, vilket tar bort ytterligare fria icke-målbindande nukleotidbaser. Detta minskar molekylvikten för Optimern från 29 kDa till 5 kDa och ökar stabiliteten hos molekylen genom en minskning av entropin, eftersom ytterligare rörelse av de fria nukleotiderna tas bort.
Optimer upptäcktsplattform
Tre Optimer Discovery-plattformar används för Optimer-val. Var och en av plattformarna är optimerad för att välja optimerare enligt måltypen:
- Små molekylmål
- Proteinmål
- Celler och vävnader
Flera omgångar av urval och motval utförs som en del av varje Optimer upptäcktsprocess. Varje upptäcktsprocess kan anpassas för att inkludera specifika mål-, analys- och buffertförhållanden för att förbättra Optimer-valet.
Produktion
Optimerligander produceras via fastfassyntes . Fastfas kemisk syntes uppfanns på 1960-talet av Bruce Merrifield, för vilken han tilldelades Nobelpriset i kemi 1984.
Fastfassyntes utförs på ett fast underlag som hålls mellan filtren, i kolonner som gör att alla reagenser och lösningsmedel kan passera fritt.
Fastfassyntes har ett antal fördelar jämfört med cellbaserad tillverkning som vanligtvis används för proteinaffinitetsreagenser, såsom antikroppar:
- stora överskott av lösningsfasreagens kan användas för att driva reaktioner snabbt till slut
- föroreningar och överskott av reagens tvättas bort och minimal rening krävs efter produktion
- processen är mottaglig för automatisering på datorstyrda solid-phas synthesizers
- enkla, automatiserade kemiska processer gör produktionen skalbar med hög batch-till-batch-konsistens
- ingen konkurrens om cellbaserat tillverkningsutrymme för kostnadseffektiv tillverkningskapacitet
Egenskaper
Optimerligander är små syntetiska molekyler. Sekvensen för varje isolerad Optimer är känd för att säkerställa leveranssäkerhet. Dessa syntetiska antikroppar är stabila i åratal vid rumstemperatur utan förlust i prestanda och kräver ingen kylkedjelogistik . Dessutom är de icke-immunogena.
Ansökningar
Optimer-teknologin har utvecklats och kommersialiserats av Aptamer Group, som utvecklar dessa affinitetsreagenser som bioterapeutiska och diagnostiska verktyg.
Terapeutik
Optimerligander undersöks för användning vid upptäckt och utveckling av läkemedel. Den lilla storleken och stabilitetsprofilen hos Optimer-ligander i kombination med avsaknaden av immunogenicitet ger dessa molekyler goda läkemedelsliknande egenskaper. På ett liknande sätt som antikroppsterapi kan Optimer-terapeutika användas som direkta agonister eller antagonister för utveckling av nya terapeutiska delar. Dessutom kan Optimers användas som konjugat för målinriktad leverans av en rad läkemedelslaster, såsom kemoterapeutika , genljudande läkemedel och radionuklider .
Optimer-terapier utvecklas i samarbete med Cancer Research UK som selektivt kan rikta in sig på ett nyckelgenfel för behandling av kronisk myelomonocytisk leukemi (CMML) och andra myeloida maligniteter.
Optimerkonjugatterapier utvecklas i samarbete med AstraZeneca och PinotBio.
Diagnostik
Optimerdiagnostik utvecklas över ett antal plattformar, såsom biosensorer, LFD och ELISA, för point-of-care diagnostik. Nuvarande partnerskap inkluderar utvecklingen av COVID-19 LFD och snabba antigentester för utandningstest, biosensortester för avloppsvattenföroreningar, biosensortester för övervakning av kemoterapeutiska läkemedel och plattformar för upptäckt av biomarkörer för att stödja läkemedelsupptäckt.
Bioprocessing
Optimerligander utforskas av många partners som potentiella affinitetsligander för användning i biobearbetning och som kritiska reagenser för bioanalys.