Svazek neutronů odhalil jak se protilátky v roztoku shlukují

[Franta]

Vědci poprvé použili techniky SANS a NSE k pochopení jak se monoklonální protilátky (mAb), které jsou třídou zacilovanou biofarmaky použitou k léčbě autoimunitních nemocí a rakoviny, dynamicky shlukují a přesouvají v roztocích s vysokou koncentací. Určité uspořádání shluků mAb může zahustit farmaceutické roztoky; mohly by omezovat vhodné koncentrace injekcí podávaných pacientům po celém světě. Tyto pohledy poskytnuté týmem neutronových vědců z Národního centra neutronového výzkumu (NCNR) a Laue-Langevin institutu ve spolupráci s koloidními a bílkovinnými vědci z University of Delaware a biofarmaceuticakou společností Genentech (patřící do skupiny Roche), jsou důležité kroky směrem k vývoji a výrobě vysocekoncentrovaných biofarmak potřebných pro vysokodávkové indikace a možnosti domáci aplikace.

Monoklonální protilátky (mABs) poskytují vitální nástroj v moderní farmakologii, poskytující základ pro narůstající počet úspěšných léků na rakovinu a autoimunitní nemoci, tak jako je artritida a roztroušená skleróza. Jakožto látky pro cílenou léčbu a dobrý bezpečnostní profil představují alternativu k drsnější chemoterapeutické léčbě.

Tyto monoklonální protilátky fungují tak,že se napojují na konkrétní bílkovinové cíle na rakovinných buňkách nebo blokují zacilované bílkoviny známým biochemickým způsobem zodpovědným za nějaké nemoci. Tyto léčby obvykle vyžadují vysoké dávky a poslední dobou u některých indikací existuje důvodný zájem změny vnitrožilního podávání na více uspokojivé subkutální podávání - což jsou povrchové podkožní injekce (takové jako nabízené pro domácí léčbu cukrovky typu 1). Nicméně dalšímu pokroku bránila(a brání) vysoká viskózita(mazlavost) roztoku obsahujícího vysoké množství monoklonálních protilátek a to je výzva pro účinnou a ekonomickou výrobu ve velkém měřítku, pro čištění a podání těchto léků.

"Bílkoviny v koncentracích vyšších než 100 mg/ml nemůžete podávat dostatečně rychle skrz kůži subkutálními injekcemi, takže jsou potřeba opakované návštěvy nemocnice s vnitrožilní kapačkou." vsvětluje prof. Yun Liu z NCNR v USA, přičleněný k University of Delaware. "Toto zahuštění může být také problém ve výrobě například když jsou filtrační tlaky příliš vysoké nebo během mražení a tání ve velkých nádržích kde může docházet k tvorbě gelů nebo fázové separaci zmrzlého koncentrátu."

Výsledkem úsilí snažícího se najít způsoby jak zvýšit koncentrace farmak s monoklonálními protilátky je zaměřeno na pochopení té hlavní příčiny tohoto zahušťování. Předešlé studie používající techniku "rozptylování světla" na koncentrované roztoky protilátek naznačily silné spojení mezi vývojem formací bílkovinného seskupovní a nárůstem viskózity.

V této poslední studii vedené profesorem Yun Liu (NCNR) a Dr. Dan Zarraga z Genentechu, ve spolupráci s Laue-Langevin institutem v Grenoble, byly použityt techniky SANS a NSE ke studii struktury a dynamiky shlukování monoklonálních protilátek zodpovědného za celkové vlastnosti roztoku. Byly vlož
ny do roztoku dva typy protilátek - jeden typ o kterém se ví že zvyšuje viskózitu roztoku a druhý o kterém se ví že ne - takže by měly být pozorovány nějaké odlišnosti v chování. NSE (Neutron spin echo) měří dynamiku shluků určováním jejich vlastní difuzivity. Neutrony jsou schopné testovat velmi vysoké koncentrace neboť jsou rozptylovány pouze atomovými jádry (a atomová jádra zabírají velmi málo místa a tak se zdá ředění ve svazku neutronů perspektivní). Také bezkonkurenční vysoké rozlišení a velmi vysoká intenzita neutronů poskytované IIL NSE nástrojem IN15 umožňuje systématický výzkum mnoha různých vzorků monoklonálních protilátek.

S použitím této techniky pro vysoce viskózní roztoky monoklonálních protilátek potvrdil tým přítomnost malých rozšířených shluků mAb s dostatečnou životností k tomu aby měly dopad na většinu vlastností roztoku. Na druhou stranu difuzivita měřená pro nízkoviskózní mAb roztoky neukazuje takové shlukování na časové stupnici větší než 50 nanosekund. Tyto dvě mAb se odlišovaly pouze v sekvenci jejich CDR (complementarity determining region). To ukazuje na to, že zdánlivě malé změny v této sekvenci mohou mít dalekosáhlé důsledky na chování roztoku mAb.

.....

http://www.sciencedaily.com/releases/20 ... 114423.htm
http://www.eurekalert.org/pub_releases/ ... 051914.php

Pojmy:
technika small-angle neutron scattering (SANS) - Svazek neutronů je nasměrován na zkoumaný vzorek. Interakce neutronu s jádrem nějakého atomu ve vzorku tento neuron vychýlí o určitý malý úhel. Dle tohoto úhlu se dá zjistit s jakým atomem k interakci došlo. Takže pak lze výpočetně sestavit obraz zkoumaného vzorku na atomární úrovni a ještě na živo. A další super výhodou je, že interakce je pouze s jádry atomů a jádro je o hodně menší než atom celý, takže pro neutrony je vzorek velmi prostupný.
technika neutron spin-echo (NSE)
CDR (complementarity determining region) . již existuje v našem slovníku