Voor het eerst is te meten hoe goed een specifiek eiwit er precies tegen kan om door een nauw buisje te worden geperst. En dat is nog minder goed dan gedacht, stellen onderzoekers van de universiteit van Leeds en farmagigant AstraZeneca in PNAS. Ze stellen voor om er voortaan terdege rekening mee te houden wanneer je eiwitten selecteert als kandidaat-geneesmiddel.

Zo’n buisje kan een onderdeel zijn van de fabriek die die eiwitten maakt, maar ook gewoon een injectienaald. In alle gevallen oefent de vloeistofstroming mechanische krachten uit op de eiwitstructuur. Je loopt dan de kans dat het eiwit zich gedeeltelijk ontvouwt, en dat aminozuren bloot komen te liggen die normaal gesproken ergens diep in de 3D-structuur verstopt zitten.

Als die aminozuren vervolgens bindingen aangaan met collega’s in andere eiwitmoleculen, dan krijg je klontering. De oorspronkelijke 3D-structuur kan zich dan nooit meer herstellen, ook niet nadat de vloeistofstroming is gestopt, en daarmee ben je ook de eiwitfunctionaliteit definitief kwijt.

In het ergste geval is het ontvouwen eiwit nog toxisch ook.

Het risico is allang bekend. Maar de ene eiwitstructuur heeft er meer last van dan de andere, en tot nu toe kon je niet kwantitatief bepalen wat een specifiek eiwit nog net kan hebben en wat niet. En dus ook niet hoe je je apparatuur moet ontwerpen om schade te voorkomen.

In PNAS wordt nu een meetcel beschreven die zo’n eiwit blootstelt aan een nauwkeurig gedefinieerd stromingspatroon. Hij is zo ontworpen dat de moleculen vrijwel geen last hebben van afschuifkrachten en des te meer van extensional flow, dus versnelling van de stroming op plekken waar het vloeistofkanaal smaller wordt.

Ze hebben het uitgeprobeerd met runderserumalbumine (BSA), β₂-microglobuline (β₂m), granulocytenkoloniestimulerende factor (G-CSF), en drie monoklonale antilichamen. Er kwam ongeveer uit wat je kon verwachten: de mater van klontering is afhankelijk van de stromingscondities, de eiwitconcentratie én de specifieke eiwitstructuur, dus de aminozuurvolgorde. Maar het gaat soms wel hard: extensional flow gedurende 0,36 tot 1,8 milliseconde is al genoeg om het klonterproces op gang te brengen, bij concentraties van slechts 0,5 mg/ml.

Het doet vermoeden dat met name bij de productie van antilichamen een substantieel percentage onderweg kapot gaat. Bij BSA lukte het zelfs om het zichtbaar te maken met behulp van fluorescerende labels die zich hechten aan het aminozuur cysteïne, zodra dat bloot komt te liggen.

Volgens laatste auteur David Brockwell kun je zo niet alleen bepalen wat je wel en niet moet doen wanneer je een eiwitfabriek ontwerpt, maar ook of bepaalde eiwitten zó overgevoelig zijn dat je ze beter meteen kunt afschrijven als potentieel geneesmiddel.

bron: University of Leeds