En ny metode bruger DNA som et lille forsøgsstativ til at finde molekyler, der får to proteiner til at arbejde tættere sammen. I et studie offentliggjort i Science den 5. november beskriver forskere, hvordan platformen FIND udpegede nye aktive stoffer fra et bibliotek med 400 millioner forskellige små molekyler.

Forsøget er et fremskridt inden for tidlig lægemiddelsøgning. Det leverer kandidater til videre forskning, men dokumenterer ikke en ny behandling. Holdet bag omfatter Clinton H. Hansen, Mark Lipstein og Wesley P. Wong samt kolleger fra blandt andet Harvard Medical School og Boston Children’s Hospital.

Det afgørende er, hvad bindingen gør

Et stof kan hæfte sig til et protein uden at fremkalde den virkning, forskerne leder efter. Når målet er at ændre et samarbejde mellem to proteiner, er binding til det ene derfor kun en del af svaret. Man må også undersøge, om det ønskede samspil faktisk bliver stærkere.

FIND kombinerer denne funktionelle afprøvning med store biblioteker, hvor kandidaterne kan identificeres gennem DNA-koder. Navnet står for Functional Interaction–based Nanoswitch Discovery. Metoden søger efter forbindelser, som fremmer eller stabiliserer bestemte proteiners kontakt, i stedet for alene at sortere efter, om et stof binder til et isoleret mål.

Det ændrer spørgsmålet i den første udvælgelse. Man kan forestille sig forskellen mellem at finde en nøgle, som passer i låsen, og at undersøge, om den også hjælper med at åbne døren. I forsøget er det proteinernes målbare kontakt, der fungerer som udvælgelseskriterium.

DNA skifter fra en linje til en løkke

Forskerne bygger forsøget på et DNA-stativ med de to proteiner og en kandidat koblet til sig. Når kandidaten fremmer proteinernes kontakt, bringes to punkter på stativet sammen. DNA’et går dermed fra en udstrakt form til en løkke.

Formændringen gør resultatet fysisk sorterbart. Ved gelelektroforese bevæger løkkerne sig langsommere end de udstrakte strukturer. Forskerne kan derfor adskille dem og efterfølgende aflæse DNA-stregkoderne for de kandidater, der fulgte med løkkerne. Koden forbinder stoffets identitet med forsøgets resultat.

Det centrale er, at mange forskellige forsøg kan blandes, samtidig med at forbindelsen til hver kandidat bevares. Sekventeringen bruges til at genfinde identiteterne efter sorteringen; det er ændringen i proteinernes kontakt, som skaber det udvalgte signal.

Et stofskiftemål gav nye kandidater

En demonstration rettede sig mod PPARγ, et protein med betydning for stofskiftet og et kendt mål for diabeteslægemidler. Fra det store bibliotek fandt holdet nye molekyler, som øgede kontakten mellem PPARγ og et peptid fra en medvirkende regulator.

Kandidaterne blev undersøgt videre i biokemiske forsøg. De gav også øget ophobning af fedtstoffer i et celleforsøg, hvilket er foreneligt med aktivering af PPARγ. Cellemålingen er således et opfølgende tegn på biologisk aktivitet. Den fortæller ikke i sig selv, om stofferne er sikre eller gavnlige for mennesker.

Holdet brugte desuden metoden til at finde et nanobody, et lille antistoflignende protein, som stabiliserede kontakten mellem coronavirussets spikeprotein og receptoren ACE2. Forskerne beskriver det som et muligt forskningsredskab til at undersøge virus og værtsreceptorer. Stærkere kontakt er ikke automatisk en ønskelig behandlingseffekt.

En sortering er begyndelsen på arbejdet

Metodens potentiale ligger i at koble stor skala med et mere målrettet spørgsmål om funktion. Alligevel er et DNA-stativ en afgrænset model af biologien. Resultaterne skal efterprøves under andre betingelser, og et lovende laboratoriefund skal stadig gennem omfattende udvikling, før det kan blive medicin.

Der er også kommercielle interesser omkring teknologien. Artiklen oplyser om patentansøgninger, og flere forskere har stiftet virksomheden Merge Bio Therapeutics. Det ændrer ikke forsøgets resultat, men er relevant baggrund for løfterne om anvendelse. Den dokumenterede nyhed er en metode til at finde aktive udgangspunkter; dens værdi som genvej til færdige lægemidler må fremtidigt arbejde vise.

Det næste afgørende skridt er derfor at undersøge, hvor pålideligt udvælgelsen kan overføres til flere biologiske mål.

Kilder og videre læsning

Har du fundet en fejl? Læs om rettelser.