In Eindhoven is een manier bedacht om de aanwezigheid van antilichamen in de bloedbaan te vertalen naar enkelstrengs DNA. Die strengen kunnen dan weer dienen als input voor een ‘DNA-computer’ die bijvoorbeeld medicijnafgifte controleert, zo valt te lezen in Nature Communications.

In een persbericht wordt het gepresenteerd als eerste stap naar ‘zelfdenkende medicijnen’ die inspelen op chronische autoimmuunziektes, zoals reuma en de ziekte van Crohn. Die medicijnen zijn vaak ‘therapeutische’ antilichamen; met dit regelsysteem kun je de dosering in realtime optimaliseren en zo de bijwerkingen minimaliseren.

Aan de antibody-templated strand exchange reactions (ATSE) van Wouter Engelen, Maarten Merkx en collega’s komen per antilichaam drie DNA-strengen te pas: een basisstreng B, een outputstreng O en een vervangingsstreng (invading strand) I. Zowel O als I passen op B, maar BO bevat meer gepaarde basen dan BI en geniet daardoor thermodynamisch de voorkeur.

Aan het uiteinde van B zit echter een peptide dat op één van de uiteinden van een Y-vormig antilichaam past. Aan I hangt een peptide dat past op de andere punt van de Y. Binden BO en I aan hetzelfde antilichaam, dan wordt het thermodynamisch interessant om BI te vormen en O te dumpen.

Hoe meer antilichamen aanwezig zijn, hoe meer van de bijbehorende O-strengen er vrij komen.

Die strengen kunnen verderop dienen als input voor een DNA-computer, waarin ze op een slimme manier worden gepaard met andere strengen en daarbij onder bepaalde voorwaarden weer een andere outputstreng vrijmaken. In Eindhoven zijn al OR-, NOR-, AND- en NAND-gates ontwikkeld die reageren op twee verschillende O-strengen, die elk horen bij een ander antilichaam, en output geven als respectievelijk één van de twee aanwezig is, geen van beiden, allebei of niet allebei. Met die output kun je dan bijvoorbeeld de activiteit van enzymen regelen.

Als je maar met één antilichaam werkt, kun je de O-strengen ook rechtstreeks een DNAzym, dus DNA met katalytische werking, laten aansturen.

bron: TU/e, Nature Communications