Các nhà hóa học thiết kế hệ thống nhỏ - 'miniecosystems' để kiểm tra chức năng thuốc

Một nhóm các nhà khoa học đến từ Viện Nghiên cứu Scripps ở bang California, Hoa Kỳ đã phát triển thành công “hệ thống mini” có kích thước bằng giọt mực nhỏ xíu, được xem như một liệu pháp tiềm năng cho phép nhanh chóng đánh giá chức năng hoạt động của một phân tử, góp phần giải quyết vấn đề lớn còn tồn tại trong quá trình phát triển ngành công nghiệp hóa học và dược phẩm.

Theo báo cáo được đăng tải trên tạp chí Proceedings của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia, phương pháp mới kiểm tra cùng lúc cách thức liên kết của loại thuốc thử nghiệm với mục tiêu tế bào cũng như thay đổi chức năng tế bào, từ đó, giúp tiết kiệm thời gian và các khoản chi phí quan trọng. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng kỹ thuật này để đánh giá tiềm năng điều trị của các kháng thể, các phân tử protein hệ thống miễn dịch hình chữ Y vốn là chủ đề trọng tâm của nhiều nghiên cứu phát triển thuốc.

Giáo sư, Tiến sĩ Tianqing Zheng - tác giả đầu tiên của nghiên cứu mới cho biết: "Kỹ thuật mới giúp tiết kiệm đáng kể thời gian của quá trình phát minh và sản xuất thuốc mới bằng cách giảm bớt các bước cần thiết để đánh giá các loại thuốc thử nghiệm".

Nghiên cứu mới được xây dựng dựa trên nghiên cứu 30 năm do tác giả nghiên cứu cao cấp gồm Richard Lerner, giáo sư hóa học của hệ thống miễn dịch ở Viện nghiên cứu Scripps Lita Annenberg Hazen, đã tận dụng lợi thế của kỹ thuật hiển thị phage kháng thể được sử dụng để nhận dạng và kiểm tra khả năng liên kết với mục tiêu sinh học của kháng thể. Công nghệ hiển thị phage kháng thể đã thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp dược phẩm, từ sản xuất thuốc ung thư đến liệu pháp điều trị bom tấn Humira.

Tuy nhiên, việc áp dụng phương pháp này cũng đặt ra cho các nhà khoa học một thử thách, đó là: trong một nhóm lớn các kháng thể có ái lực gắn kết với mục tiêu bệnh, chỉ có một vài kháng thể có chức năng sinh học phù hợp. Quá trình thử nghiệm chức năng của các kháng thể tiêu tốn khá nhiều thời gian cũng như chi phí cho quá trình nghiên cứu khám phá thuốc.

Phương pháp hệ sinh thái nhỏ (miniecosystem) mới xem xét cùng lúc mối liên kết và chức năng tế bào. Hệ thống miniecosystem được thiết kế có hình dáng như các giọt có kích thước rất nhỏ, có thể tích bằng 1 picoliter (một phần ngàn tỷ (pico) của một lít (liter)). Trong những diện tích nhỏ hẹp này, các nhà nghiên cứu đã tập hợp một tế bào động vật có vú và vi khuẩn E. coli. Vi khuẩn tạo có nhiệm vụ ra các thực khuẩn thể đóng vai trò là vật mang cho các ứng viên thuốc kháng thể. Những kháng thể trên bề mặt phage có thể tương tác với tế bào động vật có vú trong cùng một hệ sinh thái nhỏ.

"Nhờ kết hợp nuôi cấy các tế bào động vật có vú và vi khuẩn trong các hệ sinh thái nhỏ, các nhà nghiên cứu có thể thực hiện chọn lọc trực tiếp các kháng thể chức năng thông qua sử dụng phương pháp phage display", Zheng cho biết.

Tế bào động vật có vú nuôi cấy trong giọt hệ sinh thái nhỏ được thiết kế và sử dụng để biểu hiện protein huỳnh quang khi được nhắm trúng mục tiêu bởi một kháng thể. Điều này có nghĩa là chỉ với một thao tác, các nhà nghiên cứu có thể kiểm tra ái lực và chức năng của kháng thể, từ đó, tiết kiệm thời gian cũng như chi phí của quá trình nghiên cứu khám phá thuốc.

Để thử nghiệm hệ thống mới, nhóm nghiên cứu đã nhanh chóng tạo ra hàng triệu hệ thống nhỏ với các tế bào động vật có vú và vi khuẩn sản sinh ra các kháng thể có gắn kết thực thể khuẩn. Họ cũng đã tiến hành thử nghiệm khả năng chống lại mục tiêu sinh học thực sự - đó là thụ thể TrkB trên các tế bào não - của những kháng thể này.

Các nhà khoa học cho biết hệ thống hoạt động hiệu quả. Hơn nữa, họ cũng rất ngạc nhiên khi phát hiện ra rằng các kháng thể khi gắn với thể thực khuẩn thực hiện tốt hơn công việc nhắm mục tiêu thụ thể TrkB so với khi chúng hoạt động đơn độc như trong các nghiên cứu trước đây.

Bên cạnh đó, Zheng cho biết kế hoạch tiếp theo của nhóm là áp dụng phương pháp này để chọn lọc các kháng thể chức năng có khả năng chống lại nhiều mục tiêu quan trọng hơn.

Theo Vista.gov.vn