Em um novo relatório agora publicado na Science , Robby Divine e uma equipe de pesquisa interdisciplinar do departamento de bioquímica, medicina regenerativa e vacinas e doenças infecciosas da University of Washington US e da School of Medicine da Tehran University of Medical Sciences, O Ira£ conduziu projetos computacionais de nanocages para montar anticorpos em arquiteturas precisas. Durante a construção, um componente estrutural formou um anticorpo ou fusão Fc-ligante e o segundo projeto formou um homo-oliga´mero de ligação de anticorpo para conduzir a montagem de nanocage com diferentes valaªncias e simetria. A equipe levanta a hipa³tese de como esse processo também pode aumentar a neutralização de um pseudo va­rus; sa­ndrome respirata³ria aguda grave coronava­rus-2 (SARS-COV-2) via anticorpos monoclonais α-SARS-COV-2 e protea­nas de fusão Fc-enzima conversora de angiotensina 2 (ACE-2).

Os anticorpos que se ligam especificamente a alvos de interesse desempenham um papel central na pesquisa biomédica e na medicina. Os pesquisadores podem gerar grupos de anticorpos ligando geneticamente fragmentos de anticorpos para melhorar a sinalização. Atualmente édifa­cil formar conjuntos de anticorpos com uma variedade de arquiteturas e valaªncias precisas. Neste trabalho, Divine et al. protea­nas projetadas computacionalmente que montam anticorpos em arquiteturas precisas com diferentes valaªncias e simetrias. A equipe formulou a hipa³tese de que tais projetos poderiam conduzir robustamente anticorpos arbitra¡rios em nanocages homogaªneos e estruturalmente bem definidos para efeitos pronunciados na sinalização celular. Os pesquisadores projetaram protea­nas para conduzir a montagem de anticorpos arbitra¡rios em montagens simanãtricas com estruturas bem definidas. Para isso, eles fundiram rigidamente três tipos de unidades de "bloco de construção" contendo doma­nios de ligação a Fc de anticorpos , conectores de repetição helicoidal e formação de oliga´mero ca­clico ma³dulos. Em sua arquitetura, a unidade de ligação a Fc posicionou-se com o da­mero de anticorpo C2, o homo-oliga´mero ca­clico formou o segundo eixo de simetria ca­clica no nanocage e o conector de repetição helicoidal ligou o anticorpo e os eixos de simetria de homo-oliga´mero ca­clico no correto orientação para formar os nanocages de anticorpos denominados AbCs.

Para formar projetos de gaiola de anticorpo (AbC), Divine et al. moléculas de ligação de doma­nio constante de anticorpo rigidamente fundidas a oliga´meros ca­clicos usando doma­nios espaa§adores helicoidais. Eles facilitaram o processo por meio de doma­nios espaa§adores helicoidais de modo que os eixos de simetria do anticorpo dimanãrico e do oliga´mero ca­clico pudessem estar em orientações que gerassem diversas arquiteturas dianãdricas ou polianãdricas. Os cientistas otimizaram as regiaµes de junção entre os blocos de construção conectados para se dobrarem nas estruturas projetadas. A abordagem de fusão baseou-se em grandes conjuntos de blocos de construção com muitos locais de fusão possa­veis por bloco de construção como critanãrios geomanãtricos rigorosos para formar a arquitetura simanãtrica desejada. A equipe usou um manãtodo computacional para design de gaiola de anticorpo para gerar AbCs dianãdrico, tetraanãdrico, octaanãdrico e icosaanãdrico e usado uma convenção de nomenclatura para descrever as arquiteturas de nanocagem finais . Divine et al. a seguir expressaram genes sintanãticos que codificam os designs em culturas bacterianas de Escherichia coli. Por exemplo, os projetos bem-sucedidos inclua­ram arquiteturas decaanãdricas D-2 (três projetos), T-32 (um projeto) e 152 icosaanãdricas (dois projetos) contendo dois, seis, 12 ou 30 anticorpos, respectivamente. Eles caracterizaram os AbCs Fc usando espalhamento de raios-X de baixo a¢ngulo e microscopia eletra´nica. Os nanocages reconstrua­dos estavam em estreita concorda¢ncia com os modelos de design computacional. Para avaliar a estabilidade de nanocages, Divine et al. usado espalhamento de luz dina¢mico leituras para obter estabilidade encorajadora para permitir a caracterização de seu impacto biola³gico a seguir.

Os AbCs projetados forneceram uma plataforma geral para entender o efeito da valaªncia e geometria do envolvimento do receptor na ativação da via de sinalização. A ampla gama de anticorpos de ligação ao receptor e ligantes naturais formados com o manãtodo AbC desenvolvido neste trabalho permitiu a sondagem pronta e sistema¡tica do efeito da geometria e valaªncia da associação da subunidade do receptor na sinalização celular para quase todas as vias. Para explorar a praticidade dessa abordagem, Divine et al. anticorpos montados ou fusaµes Fc-ligante visando uma variedade de vias de sinalização em gaiolas de anticorpos (AbCs) e estudou seu impacto na sinalização. Por exemplo, os AbCs, formados com uma apoptose induzida por anticorpo direcionado ao receptor de morte (morte celular) de linhas de células tumorais que atéentão permaneceram inalteradas pelo anticorpo solaºvel ou pelo ligando nativo. Além disso, o conjunto de Fc-fusaµes ou anticorpos em ABC, permitidos reforçada sinalização da via angiopoietina , CD-40 de sinalizao e proliferação de células-T . A formação do AbC permitiu ainda a neutralização de um pseudova­rus in vitro, como a sa­ndrome respirata³ria aguda grave do coronava­rus 2.

O manãtodo detalhado neste trabalho, foi além dos esforços de design computacional anteriores para criar nanomateriais de protea­nas que integram forma e função. Os AbCs, portanto, usaram anticorpos como componentes estruturais e funcionais para atingir uma ampla gama de geometrias e orientações. Esta estratanãgia éaplica¡vel para projetar vacinas com nanocages montados com glicoprotea­nas virais usando componentes que terminam em doma­nios de ligação de glicoprotea­na para maximizar a proximidade dos locais ativos. Desta forma, Robby Divine e colegas projetaram várias protea­nas formadoras de gaiolas de anticorpos para agrupar com precisão qualquer anticorpo de ligação de protea­na em nanocages por meio de valaªncia e geometria controladas. A equipe usou dois, seis e 12 ou 30 anticorpos dentro dos AbCs simplesmente misturando o anticorpo com a protea­na projetada correspondente sem modificações covalentes adicionais.anticorpos em ABCs para aumentar sua atividade biológica em sistemas celulares variados. A equipe espera que este resultado para a montagem rápida de anticorpos dentro de nanocages ordenados sem modificações covalentes tenha amplas aplicações em pesquisa e medicina.