Эпитопты картаға түсіру - Epitope mapping

Epitope maps provide MOA information
Антиденелердің жоғары ажыратымдылықты эпитоптық карталары Эбола гликопротеин (GP), қолдану арқылы анықталады мылтықтың мутагенезін картаға түсіру. Эпитоп карталары әсер ету механизмін (МО) анықтауға арналған мәліметтерді ұсынады.

Эпитопты картаға түсіру байланыстырушы орынды эксперименттік түрде анықтау процесі немесе «эпитоп «, туралы антидене оның мақсатына антиген (әдетте, белокта).[1][2][3] Антиденелерді байланыстыратын учаскелерді анықтау және сипаттау жаңаларын табуға және дамытуға көмектеседі терапия, вакциналар, және диагностика.[4][5][6] Эпитопты сипаттау антиденемен байланысу механизмін анықтауға да көмектеседі[7] және зияткерлік меншікті (патенттік) қорғауды күшейте алады.[8][9][10] Эпитопты бейнелеудің эксперименттік деректерін жеңілдету үшін сенімді алгоритмдерге енгізуге болады кремнийде дәйектілікке және / немесе құрылымдық мәліметтерге негізделген В-жасушалық эпитоптарды болжау.[11]Эпитоптар негізінен екі классқа бөлінеді: сызықтық және конформациялық. Сызықтық эпитоптар -ның үздіксіз реттілігі арқылы қалыптасады аминқышқылдары ішінде ақуыз. Конформациялық эпитоптар құрамында үзілісі бар аминқышқылдарынан тұрады белоктар тізбегі бірақ үш өлшемді біріктірілді ақуызды бүктеу. В-жасушалық эпитопты картографиялау бойынша зерттеулер антигендер мен антиденелер, әсіресе аутоантиденелер мен қорғаныш антиденелер (мысалы, вакциналарда) арасындағы өзара әрекеттесулердің көбісі конформациялық эпитоптармен байланысуға тәуелді екенін көрсетеді.

Антиденелерді сипаттаудың маңызы

Туралы ақпарат беру арқылы Қимыл механизмі, эпитопты картаға түсіру терапевтегі маңызды компонент болып табылады моноклоналды антидене (mAb) дамыту. Эпитопты кескіндеу mAb-дің функционалды эффекттерін қалай көрсететіндігін анықтай алады - мысалы, байланыстыруды бұғаттау арқылы лиганд немесе ақуызды жұмыс істемейтін жағдайда ұстау арқылы. Көптеген терапевтік mAbs-ті мақсат етеді конформациялық эпитоптар олар ақуыз өзінің табиғи (дұрыс бүктелген) күйінде болған кезде ғана болады, бұл эпитопты картографиялауды қиындата алады.[12] Эпитопты картаға түсіру өте маңызды болды вакциналар сияқты кең таралған немесе өлімге әкелетін вирустық патогендерге қарсы чикунгуня,[13] денге,[14] Эбола,[5][15][16] және Зика вирустары,[17] ұзақ уақыт иммунизациялау әсерін беретін антигендік элементтерді (эпитоптарды) анықтау арқылы.[18]

Сияқты күрделі мақсатты антигендер мембраналық ақуыздар (мысалы, G ақуызбен байланысқан рецепторлар [GPCRs] )[19] және көпсуббірлік ақуыздар (мысалы, иондық арналар ) есірткіні табудың негізгі мақсаттары болып табылады. Бұл мақсаттарға эпитоптарды кескіндеу қиынға соғуы мүмкін білдіру және тазарту бұл күрделі белоктар. Мембраналық ақуыздарда көбінесе липидті екі қабатты контексте болған кезде ғана дұрыс бүктелетін қысқа антигендік аймақтар (эпитоптар) болады. Нәтижесінде, мембрана ақуыздарындағы mAb эпитоптары көбінесе конформациялық болып келеді, сондықтан оларды кескіндеу қиынырақ болады.[12][19]

Зияткерлік меншікті қорғаудың маңыздылығы (IP)

Epitope maps support IP
Мылтықтың мутагенезі антиденелерді HER2-ге қарсы эпитоппен бейнелеу жаңа эпитопты (сарғыш шарлар) анықтады. Эпитоп карталары зияткерлік меншікке (патент) шағымдарды растайтын мәліметтерді ұсынады.

Эпитопты картографиялау кеңінен таралған зияткерлік меншік (IP) терапевтік мАб. Антиденелердің нақты байланысатын жерлері туралы білім күшейтіледі патенттер және ағымдықты ажырату арқылы реттеуші ұсыныстар өнерге дейінгі деңгей (бар) антиденелер.[8][9][20] Антиденелерді дифференциалдау қабілеті антиденелерді дұрыс тексерілген терапевтік мақсаттарға патенттеу кезінде өте маңызды (мысалы, PD1 және CD20 ) көптеген бәсекелес антиденелермен дәрі-дәрмектерді қабылдауға болады.[21] Антидененің патентке қабілеттілігін тексеруден басқа, эпитоптың картографиялық деректері берілген антиденелерге арналған кең талаптарды қолдау үшін пайдаланылды Америка Құрама Штаттарының патенттік және сауда маркалары жөніндегі басқармасы.[9][10]

Эпитоптың деректері терапевтік антиденелермен бағытталған белгілі бір белоктық аймақтарға қатысты дауларға қатысты бірнеше маңызды профилактикалық сот істерінде орталық болды.[20] Осыған байланысты Амген v. Санофи /Regeneron Pharmaceuticals PCSK9 ингибиторы Амгеннің де, Sanofi / Regeneron терапевтикалық антиденелерінің де беткі қабатында қабаттасатын амин қышқылдарымен байланысатындығын көрсету мүмкіндігіне байланысты PCSK9.[22]

Әдістер

Антидене эпитоптарын мақсатты антигендерге бейнелеудің бірнеше әдісі бар:

  • Рентгендік кристаллография және криогендік электронды микроскопия (крио-ЭМ). Рентгендік ко-кристаллография тарихи түрде эпитопты картаға түсірудің алтын стандартты тәсілі ретінде қарастырылды, өйткені бұл антиген мен антидене арасындағы өзара әрекеттесуді тікелей көрнекі түрде көрсетуге мүмкіндік береді. Крио-ЭМ антидене-антигеннің өзара әрекеттесуінің жоғары ажыратымдылық карталарын қамтамасыз ете алады.[23] Алайда, екі тәсіл де техникалық жағынан күрделі, көп уақытты қажет етеді және қымбат, сондықтан барлық ақуыздар кристалдануға бейім емес. Сонымен қатар, бұл әдістер дұрыс бүктелген және өңделген ақуыздың жеткілікті мөлшерін алу қиындықтарына байланысты әрдайым мүмкін бола бермейді. Сонымен, екі техника да эпитоптың негізгі қалдықтарын ажырата алмайды (жігерлі «ыстық нүктелер»)[24] аминқышқылдарының бір тобымен байланысатын mAbs үшін.
  • Массив - негізделген олиго-пептид сканерлеу. Қабаттасқан пептидтік сканерлеу немесе белгілі пепканды талдау, бұл әдістеме мақсатты ақуыздың қабаттасқан және қабаттаспаған сегменттерінен алынған олиго-пептидтік дәйектіліктер кітапханасын және олардың қызығушылық тудыратын антиденені байланыстыру қабілетін тексереді. Бұл әдіс жылдам, салыстырмалы түрде арзан және белгілі бір мақсатқа қарсы көптеген антиденелер үшін профиль эпитоптарына сәйкес келеді.[18][25] Эпитопты кескіндеудің рұқсаты қабаттасатын пептидтердің санына байланысты. Бұл тәсілдің басты кемшілігі, оны адамның терапевтік мАб үшін ең өзекті эпитоп типі болып табылатын конформациялық эпитоптарды алу үшін қолдануға болмайтындығында. Алайда, бір зерттеу[26] кескінделген үзік эпитоптар CD20 массив негізіндегі олиго-пептидтік сканерлеуді қолдану арқылы мақсатты ақуыздың әр түрлі бөліктерінен іргелес емес пептидтік тізбектерді біріктіру және осы біріктірілген пептидке конформациялық қаттылықты қолдану (мысалы, CLIPS тіректерін қолдану арқылы)[27]).
  • Учаске бағытталған мутагенез картаға түсіру. Молекулалық биологиялық техникасы сайтқа бағытталған мутагенез (SDM) эпитопты бейнелеуге мүмкіндік беруге болады. SDM жүйелі мутациялар аминқышқылдары мақсатты ақуыздың қатарына енеді. Эпитоптың құрамына кіретін аминқышқылдарын анықтау үшін антидененің әр мутацияланған белокпен байланысуы тексеріледі. Бұл техниканы сызықтық және конформациялық эпитоптарды картаға түсіру үшін қолдануға болады, бірақ көп күш алады және ұзақ уақытты алады, әдетте аминқышқыл қалдықтарының аз мөлшеріне талдау жасайды.[2]
  • Эпитопты картаға түсіру мүмкіндігі жоғары мылтық мутагенез.[2][8][28] Мылтықтың мутагенезі - бұл mAbs эпитоптарын картаға түсіруге арналған жоғары өткізу әдісі.[28] Мылтықтың мутагенез техникасы а құрудан басталады мутация барлық мақсатты кітапхана антиген, әр клонда бірегей бар амин қышқылы мутация (әдетте аланинді алмастыру). Жүздеген плазмида кітапханадан алынған клондар 384 ұңғымалы микропластинкаларға жеке-жеке жиектеліп, адам жасушаларында өрнектеліп, антиденелердің байланысуына тексерілген. Антиденелерді байланыстыруға қажетті мақсаттағы аминқышқылдары иммунореактивтіліктің жоғалуымен анықталады. Бұл қалдықтар эпитопты елестету үшін мақсатты ақуыздың құрылымдарына түсіріледі. Эпитопты мотопазалық мылтықтың мықты мылтығының картасына түсірудің артықшылықтарына мыналар жатады: 1) сызықтық және конформациялық эпитоптарды анықтау мүмкіндігі, 2) басқа әдістерге қарағанда талдау уақыты аз, 3) дұрыс бүктелген және трансляциядан кейінгі модификацияланған ақуыздар және 4) энергетикалық өзара әрекеттесуді қоздыратын негізгі амин қышқылдарын анықтау мүмкіндігі (эпитоптың энергетикалық «ыстық нүктелері»).[24][29]
  • Сутегі-дейтерий алмасуы (HDX). Бұл әдіс антигеннің және антидененің әр түрлі бөліктерінің еріткішке қол жетімділігі туралы ақпарат береді, ақуыз бен ақуыздың өзара әрекеттесу аймақтарында еріткіштің қол жетімділігі төмендейді.[30] Оның артықшылықтарының бірі - антиген-антидене кешенінің өзара әрекеттесу орнын өзінің табиғи ерітіндісінде анықтайды және антигенге де, антиденеге де ешқандай модификация (мысалы, мутация) енгізбейді. HDX эпитопты картографиялау сонымен қатар эпитоптың құрылымы үшін толық ақпаратты жылдам берудің тиімді әдісі болып табылды.[31] Әдетте бұл аминқышқыл деңгейіндегі деректерді бермейді, бірақ бұл шектеулер жаңа технология жетістіктерімен жақсаруда.[32] Жақында бұл эпитопты картаға түсірудің жылдам әрі үнемді тәсілі ретінде ұсынылды,[33] мысал ретінде тұмаудың гемагглютининнің ақуыздық кешенін қолдану
  • Тоғыспалы байланысқан масс-спектрометрия.[34] Антидене мен антиген таңбаланған кросс-байланыстырғышпен байланысады және күрделі түзілу жоғары масса арқылы расталады МАЛДИ анықтау. Антидененің антигенмен байланысатын орнын содан кейін анықтауға болады масс-спектрометрия (ХАНЫМ). Айқас байланысқан кешен өте тұрақты және әр түрлі ферментативті және ас қорыту жағдайларына ұшырауы мүмкін, бұл пептидтерді анықтауға мүмкіндік береді. MS немесе MS / MS әдістемелер таңбаланған кросс-байланыстырғыштардың және байланысқан пептидтердің аминқышқылдық орналасуын анықтау үшін қолданылады (екеуі де) эпитоп және паратоп бір экспериментте анықталады). Бұл техниканың басты артықшылығы - МС анықтаудың жоғары сезімталдығы, бұл өте аз материал (жүздеген микрограмм немесе одан аз) қажет екенін білдіреді.

Сияқты басқа әдістер ашытқы дисплейі, фаг дисплейі,[35] және шектеулі протеолиз, антиденелермен байланысудың жоғары өткізу қабілеттілігін бақылауды қамтамасыз етеді, бірақ ажыратымдылықтың жоқтығы, әсіресе конформациялық эпитоптар үшін.[36]

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ DeLisser, HM (1999). «Эпитопты бейнелеу». Протеиндердің адгезиясы туралы хаттамалар. Mol Biol әдістері. 96. 11-20 бет. дои:10.1385/1-59259-258-9:11. ISBN  978-1-59259-258-6. PMID  10098119.
  2. ^ а б c Дэвидсон, Е; Doranz, B (2014). «В-жасушалы антидене эпитоптарын картаға түсіруге жоғары жылдамдықты мылтықтың мутагенездік тәсілі». Иммунология. 143 (1): 13–20. дои:10.1111 / imm.12323. PMC  4137951. PMID  24854488.
  3. ^ Вествуд, Олвин М. Р .; Хэй, Фрэнк С., редакция. (2001). Эпитопты картаға түсіру: практикалық тәсіл. Оксфорд, Оксфордшир: Оксфорд университетінің баспасы. ISBN  978-0-19-963652-5.[бет қажет ]
  4. ^ Гершони, Дж .; Ройтбурд-Берман, А; Симан-тов, ДД; Тарновицки Фрейнд, Н; Вайсс, Y (2007). «Эпитопты картаға түсіру: эпитопқа негізделген вакциналарды жасаудағы алғашқы қадам». BioDrugs. 21 (3): 145–56. дои:10.2165/00063030-200721030-00002. PMC  7100438. PMID  17516710. S2CID  29506607.
  5. ^ а б Saphire, EO (2018). т.б. «GP эбола вирусына қарсы моноклоналды антиденелерді жүйелік талдау қорғанысқа ықпал ететін ерекшеліктерді анықтайды». Ұяшық. 174 (4): P938-52. дои:10.1016 / j.cell.2018.07.033. PMC  6102396. PMID  30096313.
  6. ^ Dutton, G (1 қаңтар, 2016). «Эболаны интегралды молекулалық өлшемдер: мембраналық протеин маманы вакцинаның ашылуын жақсарту үшін Эболаның байланысатын жерлерін бейнелейді». Генетикалық инженерия және биотехнология жаңалықтары. 36 (1).
  7. ^ Дэвидсон, Е; т.б. (2015). «ZMapp, ZMAb және MB-003 коктейльді антиденелердің эбола вирусымен гликопротеинмен байланыс механизмі». Вирусология журналы. 89 (21): 10982–92. дои:10.1128 / JVI.01490-15. PMC  4621129. PMID  26311869.
  8. ^ а б c Баник, С; Дэн, Х; Doranz, B (2017). «MAbs-тен көбірек мән алу үшін эпитопты бейнелеуді қолдану». Генетикалық инженерия және биотехнология жаңалықтары. 37 (15).
  9. ^ а б c Дэн, Х; Storz, U; Doranz, BJ (2018). «Эпитоптың кескін картасын қолдану арқылы антиденелердің патенттік қорғанысын күшейту». mAbs. 10 (2): 204–9. дои:10.1080/19420862.2017.1402998. PMC  5825199. PMID  29120697.
  10. ^ а б Ледфорд, Н (2018). «Табысты антиденелерге патенттерді қорғауға асығыңыз». Табиғат. 557 (7707): 623–624. Бибкод:2018 ж .557..623L. дои:10.1038 / d41586-018-05273-z. PMID  29844545.
  11. ^ Поточнакова, Л; Түс, М; Пулзова, Л.Б (2017). «В-жасушалы эпитопты бейнелеуге және силикоэпитопты болжауға кіріспе». Иммунологияны зерттеу журналы. 2016: 1–11. дои:10.1155/2016/6760830. PMC  5227168. PMID  28127568.
  12. ^ а б Баник, КСР; Doranz, BJ (2010). «Күрделі антидене эпитоптарын картаға түсіру». Генетикалық инженерия және биотехнология жаңалықтары. 3 (2): 25–8.
  13. ^ Чжан, Р; т.б. (2018). «Mxra8 - көптеген артритогендік альфавирустардың рецепторы». Табиғат. 557 (7706): 570–4. Бибкод:2018 ж .557..570Z. дои:10.1038 / s41586-018-0121-3. PMC  5970976. PMID  29769725.
  14. ^ Ниварти, Ұлыбритания; т.б. (2017). «Дене вирусының серотип 4 инфекциясы мен вакцинацияға қарсы антиденелердің реакцияларын бейтараптандыратын В-жасуша мен сарысулық адам жадын картографиялау. Вирусология журналы. 91 (5): e02041–16. дои:10.1128 / JVI.02041-16. PMC  5309932. PMID  28031369.
  15. ^ Flyak AI; т.б. (2018). «Тірі қалған адамдардан алынған кеңінен бейтараптандырылған антиденелер Эбола вирусының гликопротеинді HR2-MPER аймағындағы сақталған орынды нысанаға алады». Табиғат микробиологиясы. 3 (6): 670–677. дои:10.1038 / s41564-018-0157-z. PMC  6030461. PMID  29736037.
  16. ^ Чжао, Х; т.б. (2017). «Иммунизацияны кеңінен қорғайтын антидене эболавирустың біріктіру циклін осалдық орны ретінде көрсетеді». Ұяшық. 169 (5): 891–904. дои:10.1016 / j.cell.2017.04.038. PMC  5803079. PMID  28525756.
  17. ^ Саппарапу, Г; т.б. (2016). «Адам антиденелерін бейтараптандыру тышқандардағы Зика вирусының көбеюін және ұрық ауруының алдын алады». Табиғат. 540 (7633): 443–7. Бибкод:2016 ж. 540..443S. дои:10.1038 / табиғат 20564. PMC  5583716. PMID  27819683.
  18. ^ а б Гасейциве, С .; т.б. (2010). «Микобактерия туберкулез эпитопын HLA-DRB1 * 0101, DRB1 * 1501 және DRB1 * 0401 байланыстыратын пептидті микроаррея негізінде идентификациялау». Клиникалық және вакциналық иммунология. 17 (1): 168–75. дои:10.1128 / CVI.00208-09. PMC  2812096. PMID  19864486.
  19. ^ а б Пейс, С; т.б. (2009). «GPCR-де антидене эпитоптарының атомдық деңгейінде картографиялау». Американдық химия қоғамының журналы. 131 (20): 6952–6954. дои:10.1021 / ja900186n. PMC  2943208. PMID  19453194.
  20. ^ а б Сандеркок, КГ; Storz, U (2012). «Антидененің спецификациясы мақсаттан тыс: кейінгі эпитоппен терапевтік антиденені талап ету». Табиғи биотехнология. 30 (7): 615–618. дои:10.1038 / nbt.2291. PMID  22781681. S2CID  52810327.
  21. ^ Тилинг, TJ; т.б. (2006). «Адамның CD20 моноклоналды антиденелерінің биологиялық белсенділігі CD20-дегі бірегей эпитоптармен байланысты». Иммунология журналы. 177 (1): 362–71. дои:10.4049 / jimmunol.177.1.362. ISSN  0022-1767. PMID  16785532.
  22. ^ «Amgen Inc. және басқалары Sanofi және басқалар».. Алынған 2017-07-23.
  23. ^ Ұзын, F; т.б. (2015). «Крио-ЭМ құрылымдары терапевтік белсенділігі бар анти-чикунгунияға қарсы моноклоналды антиденелердің бейтараптандырғыш механизмдерін анықтайды». PNAS. 112 (45): 13898–13903. Бибкод:2015 PNAS..11213898L. дои:10.1073 / pnas.1515558112. PMC  4653152. PMID  26504196.
  24. ^ а б Боган, АА; Торн, KS (1998). «Ақуыз интерфейстеріндегі ыстық нүктелердің анатомиясы». Молекулалық биология журналы. 280 (1): 1–9. дои:10.1006 / jmbi.1998.1843. PMID  9653027. S2CID  11014160.
  25. ^ Линнебахер, М; т.б. (2012). «Ісікке байланысты антиген топоизомераза IIа-ға қарсы табиғи эпитопқа тән антиденелердің пептидтік чип пен протеомдық анализ арқылы клональды сипаттамасы: пациенттің колоректальды карцинома сынамаларымен тәжірибелік зерттеу». Аналитикалық және биоаналитикалық химия. 403 (1): 227–38. дои:10.1007 / s00216-012-5781-5. PMID  22349330. S2CID  33847079.
  26. ^ Cragg, MS (2011). «CD20 антиденелері: уақытты анықтау». Қан. 118 (2): 219–20. дои:10.1182 / қан-2011-04-346700. PMID  21757627.
  27. ^ Тиммерман, П; т.б. (2009). «CLIPS ™ технологиясын қолданатын құрылымдық күрделі эпитоптарды функционалды қайта құру» (PDF). Ашық вакцина журналы. 2 (1): 56–67. дои:10.2174/1875035400902010056. hdl:11245/1.309707.
  28. ^ а б «Эпитоптың картаға түсіру қызметі». Интегралды молекулалық. Алынған 21 қыркүйек, 2018.
  29. ^ Lo Conte, L; Чотия, С; Janin, J (1999). «Ақуыз-ақуызды тану орындарының атомдық құрылымы». Молекулалық биология журналы. 285 (5): 2177–2198. дои:10.1006 / jmbi.1998.2439. PMID  9925793. S2CID  20154946.
  30. ^ Casina, VC; т.б. (2014). «Сутегі-дейтерий алмасу масс-спектрометрия әдісімен амин қышқылының эпитопын картаға түсіру амин қышқылының қалдықтарын дерлік бір рет шешу кезінде ADAMTS13-тегі субстратты тануға және аутоиммундық тромбоздық тромбоцитопениялық пурпураның механизміне арналған жаңа эксозиттерді анықтайды». Қан. 124 (21): 108. дои:10.1182 / қан.V124.21.108.108.
  31. ^ Малито, Э .; Фалери, А .; Сурдо, ПЛ; Вегги, Д .; Маруджи, Г .; Грасси, Е .; Картокки, Е .; Бертолди, I .; Дженовезе, А .; Сантини, Л .; Ромагноли, Г. (2013). «Менингококктық вируленттілік факторы мен вакцина антигенін байланыстыратын H факторы бар ақуызға арналған қорғаныш эпитопын анықтау». Ұлттық ғылым академиясының материалдары. 110 (9): 3304–3309. Бибкод:2013PNAS..110.3304M. дои:10.1073 / pnas.1222845110. ISSN  0027-8424. PMC  3587270. PMID  23396847.
  32. ^ Pan, J. (2019). «Тазартылмаған антигендер үшін қалдықтың бір реттік ажыратымдылығы кезінде антидене эпитопын бейнелеу». Иммунология журналы. 202 (1 қосымша): 131.36. ISSN  0022-1767.
  33. ^ Пучадес, С .; Ккрер, Б .; Дифенбах, О .; Сникс-Вриз, Э .; Юрасек, Дж .; Коудстаал, В .; Apetri, A. (2019). «HDX-MS қолдану арқылы әр түрлі тұмауға қарсы гемагглютининге кандидаттарды эпитоппен бейнелеу». Ғылыми баяндамалар. 9 (1): 4735. Бибкод:2019 НатСР ... 9.4735P. дои:10.1038 / s41598-019-41179-0. ISSN  2045-2322. PMC  6427009. PMID  30894620.
  34. ^ «Эпитоптық картаға түсіру». www.covalx.com/epitope2. Алынған 2017-02-23.
  35. ^ Мендонча, М; т.б. (2016). «Фруктоза 1,6-бисфосфат алдолаза, листериа түрлеріндегі жаңа иммуногендік беткі ақуыз». PLOS ONE. 11 (8): e0160544. Бибкод:2016PLoSO..1160544M. дои:10.1371 / journal.pone.0160544. PMC  4973958. PMID  27489951.
  36. ^ Фланаган, N (2011 ж. 15 мамыр). «H / D-ex массалық сипаттамалары бар эпитоптарды картаға түсіру: ExSAR ақуыз сипаттамасынан тыс технологиялық платформаның репертуарын кеңейтеді». Генетикалық инженерия және биотехнология жаңалықтары. 31 (10). дои:10.1089 / gen.31.10.02.

Сыртқы сілтемелер