Het bestaande assortiment aan menselijke antilichamen is enorm uit te breiden wanneer je onderdelen van 2 verschillende exemplaren combineert. Zo kun je asymmetrische varianten maken die hormonen imiteren of andere onverwachte dingen doen, valt deze week lezen in PNAS.

Scripps-onderzoeker Richard Lerner en postdoc Hongkai Zhang hebben het gedemonstreerd door een antilichaam te creëren dat precies dezelfde uitwerking heeft als EPO. Let wel: dat is eveneens een eiwit maar het lijkt qua vorm in de verste verte niet op een antilichaam.

Die antilichamen zijn over het algemeen symmetrische Y-vormige assemblages van 4 eiwitketens, 2 identieke korte en 2 identieke lange. De specificiteit van zo’n antilichaam voor een bepaald object zit vooral in de aminozuurvolgorde van de lange ketens.

Al zo’n 20 jaar is bekend hoe je, door met die aminozuren te spelen, enorme bibliotheken kunt synthetiseren van onderling verschillende antilichamen. Alles bij elkaar schijnen onderdehand zo’n 100 miljard varianten bekend te zijn. Die kun je vervolgens allemaal uitproberen op een gegeven target in de hoop dat er eentje tussen zit die eraan wil binden.

Alleen kun je met de huidige analysetechnieken alleen snel onderzoeken óf ze binden. Nagaan of die binding enig effect op het functioneren van het target, dus of je echt wat hebt aan je antilichaam, kost veel meer moeite.

Zhang experimenteerde met een nieuwe methode die sneller zou moeten werken. Om te beginnen selecteerde hij op de klassieke manier een aantal veelbelovende antilichamen, die in dit geval aan de EPO-receptor van cellen zouden moeten binden. Vervolgens isoleerde hij de genen die voor deze antilichamen codeerden, en zette telkens een zo’n gen over naar een lentivirus. Een cocktail van al die verschillende virussen verspreidde hij over één grote cultuur van zoogdiercellen, uitgekozen vanwege een neiging om harder te gaan groeien onder invloed van échte EPO. Tot slot viste hij er de snelst groeiende cellen uit, isoleerde het virale DNA en keek welk antilichaam het precies had aangemaakt.

Zo vond hij inderdaad een antilichaam dat 60 procent van de biologische activiteit van EPO vertoonde. Maar de verrassing was dat er ook snelgroeiende cellen bij waren die door 2 of meer verschillende lentivirussen tegelijk waren geïnfecteerd, en dat de genen in die lentivirussen bleken te coderen voor antilichamen die afzonderlijk helemaal geen EPO-activiteit vertoonden.

De verklaring bleek te zijn dat sommige antilichamen onderling eiwitten uitruilden, zodat er varianten ontstonden met twee verschillende armen. En een van die asymmetrische Y’s bleek EPO zo goed te imiteren dat de uitwerking op de EPO-receptor voor 100 procent met die van echte EPO overeenkwam.

Met die 100 miljard bekende antilichamen kun je in theorie iets van 100 miljard maal 100 miljard combinaties maken. Wie weet wat daar allemaal voor nuttigs bij zit - Lerners stokpaardje is dat je er chemische reacties mee moet kunnen katalyseren.

Zhangs celculturen bevatten ongeveer 10 miljoen bruikbare cellen per stuk, dus reken zelf maar uit hoeveel proefjes het kost om alles uit te proberen en hoeveel studenten je kunt verslijten op het onderwerp.

bron: Scripps Research Institute