Les scientifiques de Scripps Research ont résolu un problème majeur dans la chimie et le développement de médicaments en utilisant des « mini-écosystèmes » de la taille de gouttelettes pour voir rapidement si une molécule peut fonctionner comme un potentiel thérapeutique.

Comme ils le rapportent aujourd'hui dans le journal Actes de l'Académie nationale des sciences , la nouvelle méthode permettra aux chercheurs d'économiser du temps et du financement en testant simultanément comment les médicaments candidats se lient à leurs cibles cellulaires et modifient la fonction cellulaire. Les scientifiques de Scripps Research ont utilisé cette technique pour évaluer le potentiel thérapeutique des anticorps, Protéines du système immunitaire en forme de Y qui sont au centre de nombreuses recherches sur la découverte de médicaments.

« Cela pourrait faire gagner beaucoup de temps dans la découverte de médicaments en réduisant les étapes nécessaires à l'évaluation des candidats-médicaments, " dit Tianqing Zheng, Doctorat., associé postdoctoral sur le campus californien de Scripps Research et premier auteur de la nouvelle étude.

L'étude s'appuie sur 30 ans de recherche menée par l'auteur principal de l'étude Richard Lerner, MARYLAND, Lita Annenberg Hazen Professeur d'immunochimie à Scripps Research, pour profiter de la présentation sur phage des anticorps, une technologie que les scientifiques peuvent utiliser pour marquer et tester les anticorps pour leur capacité à se lier à une cible biologique. La technologie d'affichage sur phage d'anticorps a propulsé le développement de produits pharmaceutiques, des médicaments anticancéreux au blockbuster thérapeutique Humira.

Mais les scientifiques utilisant cette méthode sont toujours confrontés à un goulot d'étranglement :dans le vaste groupe d'anticorps ayant une affinité de liaison pour la cible de la maladie, il peut y avoir seulement quelques anticorps qui ont les bonnes fonctions biologiques. Le test de fonction de ces anticorps ajoute du temps et des dépenses au processus de découverte de médicaments.

La nouvelle méthode du mini-écosystème teste l'affinité et la fonction en même temps. Les miniécosystèmes sont contenus dans des gouttelettes de la taille d'un picolitre, soit un billionième de litre. Dans ces quartiers exigus, les chercheurs ont réuni une cellule de mammifère et une bactérie E. coli. Les bactéries produisent des phages qui servent de supports pour les candidats-médicaments anticorps. Ces anticorps à la surface du phage peuvent interagir avec la cellule de mammifère dans le même mini-écosystème.

« La co-culture de cellules de mammifères et de bactéries dans des mini-écosystèmes permet de sélectionner des anticorps fonctionnels directement avec phage display, " dit Zheng.

La cellule de mammifère dans la gouttelette est conçue pour exprimer une protéine fluorescente si elle est correctement ciblée par un anticorps. Cela signifie qu'en une seule étape, les scientifiques peuvent tester l'affinité et la fonction des anticorps, potentiellement rendre la découverte de médicaments plus rapide et plus rentable.

Pour tester leur nouveau système, les chercheurs ont rapidement généré des millions de miniécosystèmes avec des cellules de mammifères et des bactéries qui produisent des anticorps attachés aux phages. Ils ont testé ces anticorps contre une véritable cible biologique :un récepteur sur les cellules du cerveau, appelé TrkB.

Le système a fonctionné. En plus de ça, les chercheurs ont été surpris de voir que les anticorps ciblaient mieux TrkB lorsqu'ils étaient attachés au phage, plutôt que l'anticorps seul, comme ils l'avaient été dans les études précédentes.

Zheng dit que la prochaine étape consiste à appliquer cette méthode pour sélectionner des anticorps fonctionnels contre de nombreuses autres cibles d'intérêt.

Auteurs supplémentaires de l'étude, "Sélection d'anticorps utilisant la coculture clonale d'Escherichia coli et de cellules eucaryotes dans des miniécosystèmes, " étaient Jia Xie, Lacey Douthit et Peng Wu de Scripps Research; Zhuo Yang de l'Université de technologie de Shanghai ; et Bingbing Shi de l'Université de Pékin et de l'Université de Hong Kong.