BIOTEKNOLOGI n med molekyler med interessante egenskaber såsom et radioaktivt nuklid eller et toksin, figur 1A og 1B [1,2]. Alternativt har man fusioneret flere forskellige proteiner og derved dannet komplekser, som kombinerer egenskaberne fra proteinerne. Disse protein-protein-konjugater kan blandt andet bruges inden for diagnostik. Eksempelvis kan et antistof, der binder det stof (antistoffets antigen), man ønsker at detektere, fusioneres med et enzym, der giver et visuelt resultat, hvis stoffet er til stede, figur 1C. Inden for medicin benyttes antistoffer som behandlingsform mod blandt andet forskellige typer af cancer. Antistofferne i sig selv kan finde cancercellerne ved binding til antigener på cancercellens overflade. Herefter genkender resten af immunforsvaret, at antistofferne er bundet og immuncellerne aktiveres overfor cancercellen. Desværre er og bliver nogle typer cancer resistente overfor antistoffernes virkning, og her kan et antistof-toksin-konjugat i nogle tilfælde være løsningen. Ved at kombinere toksin og antistof fås både, at antistoffet kan genkende cancercellerne, og derved en specificitet som toksinet alene ikke har, samt en øget toksisk effekt. Cancercellerne bliver med andre ord både påvirket af immunforsvaret og lægemidlet [3]. Da cancercellerne bliver dræbt via to helt separate veje mindskes risikoen for, at resistens udvikles betydeligt. Nyt forskningscenter for multifunktionelle lægemidler Indtil videre har medicinsk brug af protein-konjugater hovedsageligt været en kobling mellem to komponenter. Dog er der et stort potentiale for at udvikle medicin, der samler tre eller flere proteiner og lægemidler til et multifunktionelt kompleks. På den måde kan man udnytte mange af deres egenskaber på samme tid, f.eks. kan et trekomponentsystem bestå af et antistof til genkendelse af specifikke celler koblet med et protein, der kan få komplekset ind over cellemembranen samt et lægemiddel til at bekæmpe cellen. Dette vil give mulighed for også at udnytte lægemidler, der kun virker indeni cellen og har svært ved at krydse membranen af sig selv. Ved det nyetablerede Center for Multifunctional Biomolecular Drug Design (CEMBID), som er finansieret med en bevilling på 60 mio. kr. af Novo Nordisk Fondens Challenge Programme, vil et hold forskere undersøge multifunktionelle kompleksers potentiale som lægemidler. Det nye center er etableret på iNANO ved Figur 2. Hovedkategorierne inden for protein-konjugationsmetoder. I den globale modificeringsmetode udnyttes et aktiveret reagens, der kan reagere med en nukleofil aminosyre på proteinoverfladen. Her er det illustreret med en NHS-ester, der reagerer med lysin. Reaktionen giver en heterogen blanding af produkter. Den specifikke modificeringsmetode bygger på genetisk modificering af proteinet ved at indsætte et håndtag (mørkegrøn), der efterfølgende kan reagere med den komplementære reaktive gruppe (lysegrøn). Derved fås et homogent produkt. Dirigeret modificering udnytter, at visse proteiner kan binde til en bestemt gruppe såsom metal-ioner eller en ligand. Herved bringer den dirigerende gruppe den reaktive del tæt på proteinoverfladen i et afgrænset område. Her er det illustreret ved et organisk molekyle bestående af en dirigerende del (brun), en reaktiv del (blå), der bliver kløvet under reaktionen og den ønskede funktionelle gruppe (rød). Metoden giver et mere homogent produkt end den globale og er ikke afhængig af genetiske modifikationer af proteinet, hvilket betyder, at den kan udføres på mange naturlige proteiner. Aarhus Universitet og ledes af professor Kurt Vesterager Gothelf og involverer også kollegaerne professor Jørgen Kjems og lektor Ken Howard samt professor Tony LaHoutte fra Vrije Universiteit i Bruxelles. Visionen for centeret er at udvikle et modulært set-up, hvor et stort bibliotek af proteiner, lægemidler, cirkuleringsforbedrende agenter, visualiseringsagenter m.m. nemt kan samles i komplekse konjugater ved hjælp af et modulært håndtag. Gennem de mange kombinationer, som et sådant bibliotek tillader, kan et medikament skræddersys til den enkelte sygdom og i sidste ende til den enkelte patient. Ideelt vil den personlige medicin resultere i effektiv behandling med færre bivirkninger. Som tidligere nævnt bygger metoden på, at der opbygges et bibliotek bestående af en bred skare af konjugater med et modulært håndtag. Dette håndtag skal bruges til at sammenkoble de forskellige elementer. I CEMBID vil dette blive gjort ved at koble DNA sammen med de andre elementer illustreret i figur 1D. Når forskellige elementer; lægemidler, proteiner m.m. har forskellige DNAstrenge koblet på, kan man udnytte DNA som en molekylærlim, der bruges til at fastgøre de andre elementer. Man kan forestille sig, at man har elementerne liggende hver for sig og derefter kan blande dem med den sammensætning, der er passende for den enkelte patient. Modifikation af proteiner Det nævnte eksempel kræver, at DNA konjugeres til de proteiner, der skal samles. I de seneste år er anvendelsen af protein-konjugater inden for forskellige områder øget og dette har dannet grundlag for udviklingen af en bred vifte af konjugationsreaktioner. De metoder, der i dag er udviklet til at koble et molekyle til et protein, kan deles i to yderpunkter: en global konjugationsmetode og en specifik konjugationsmetode illustreret i figur 2. Den globale metode er den nemmeste at foretage. Ved denne metode - Dansk Kemi, 99, nr. 2, 2018 11 t
Download PDF fil
Se arkivet med udgivelser af Dansk Kemi her
TechMedias mange andre fagblade kan læses her