CasTag BioSciences, spinout de Duke, construye una mejor trampa de proteínas con el impulso de NCBiotech

DURHAM – Los científicos de la vida aman los anticuerpos, no sólo porque estas pequeñas proteínas ayudan a protegernos a todos de los patógenos, sino porque los anticuerpos también son una herramienta de laboratorio muy útil para identificar y marcar proteínas de interés en sus investigaciones.

Cuando intentas encontrar algo muy pequeño, necesitas una banderita para marcarlo. Eso es un anticuerpo.

Como la mayoría de los investigadores de ciencias biológicas, el presidente de biología celular de Duke, Scott Soderling, ha dependido de anticuerpos personalizados, moléculas hechas por encargo por cientos de laboratorios de suministro diferentes que ayudan a los científicos a encontrar y marcar proteínas específicas en cultivos celulares y organismos vivos.

“Pero hay un problema”, explica en la pequeña sala de conferencias adyacente a su oficina de Nanaline Duke. “El cincuenta por ciento de los anticuerpos que hay en el mercado son basura. No son específicos. Pueden unir lo que crees que unen, pero luego se unen a otras cosas que no conoces, o ni siquiera unen lo que quieres unir en absoluto”.

Peor que eso, es posible que un lote de anticuerpos personalizados no sea el mismo que el anterior. “Digamos que tienes un anticuerpo perfecto que se une exactamente a lo que quieres y nada más. Y luego pides el siguiente lote y hay una preparación diferente de un animal diferente, y vuelves al punto de partida. No funciona”.

"Se cree que estos anticuerpos malos conducen a una gran fracción de resultados irreproducibles", dice Soderling. “Así que cuesta dinero, cuesta tiempo y cuesta credibilidad. Este es un gran problema para la ciencia, tanto académica como industrial”. En parte, el problema surge del hecho de que las técnicas de fabricación de anticuerpos personalizadas datan de la década de 1970, afirma.

Pero Soderling fundó una empresa derivada de Duke que espera resuelva el problema de confiabilidad. CasTag BioSciences se basa en una tecnología desarrollada en su laboratorio que marca proteínas de interés de una manera completamente nueva, utilizando la herramienta de edición del genoma CRISPR.

Uno de los principales objetivos de la investigación de Soderling ha sido identificar proteínas en las sinapsis del cerebro, los pequeños espacios entre las células nerviosas donde se transmiten y reciben las señales. Toda esa señalización está regulada por proteínas específicas. Pero identificar todas esas proteínas en la sinapsis e interpretar lo que le dicen a la célula es un gran problema en un espacio muy pequeño. Los anticuerpos son una herramienta clave, pero el trabajo ha sido frustrante y lento, en parte debido a la dificultad de trabajar con anticuerpos personalizados.

Hace unos tres años, cuando se difundió la noticia de la nueva tecnología de edición de genes llamada CRISPR, Soderling y su equipo quisieron ver si podría brindarles una mejor manera de etiquetar y visualizar los cientos e incluso miles de proteínas que estaban detectando en las diminutas proteínas. sinapsis entre neuronas.

"Tuvimos la idea de que CRISPR podría ser una herramienta realmente sorprendente para abordar el problema acuciante de intentar identificar y etiquetar estos cientos de proteínas", dice Soderling. "Lo que desarrollamos fue un nuevo método modular para básicamente tomar el problema del etiquetado y darle la vuelta".

Están usando CRISPR para editar secuencias cortas en un gen, de modo que cada proteína que produce lleve una etiqueta que han creado y que es detectada por un anticuerpo conocido, confiable y bien caracterizado, en lugar de una costumbre improvisada. anticuerpo.

"Estos anticuerpos reconocen un pequeño segmento de secuencias de aminoácidos", explica Soderling. "Así que simplemente tomamos el ADN que codifica esos aminoácidos (el mango) y lo colocamos directamente en el gen in vivo o en la célula", dice Soderling.

Después de que los experimentos de prueba de concepto produjeron un hermoso etiquetado de proteínas en el cerebro del ratón, Soderling miró las imágenes y dijo: "Está bien, es enorme".

De hecho, denominaron a su nuevo sistema HiUGE (ingeniería del genoma universal independiente de la homología), y podría ser realmente enorme.

Han empezado a llamarlo biología plug and play, porque con sólo unas pocas de sus etiquetas, pueden abordar cientos de proteínas desconocidas e incluso pueden colocar varias etiquetas en un gen al mismo tiempo. Soderling afirma que el sistema es modular y fácil de usar, lo que permitirá enfoques semiautomáticos y de alto rendimiento para el etiquetado de proteínas.

A modo de analogía, piense en un conductor de camión de reparto que recorre lentamente la cuadra después del anochecer bajo un aguacero en busca de la casa número 2345. Lo que Soderling y su equipo han hecho es colocar un letrero luminoso en cada casa con el número 2345 que diga “¡Hola UPS! ¡Aqui!"

El sistema HiUGE se entrega a las células vivas, ya sea en un plato o en un organismo, mediante un par de virus adenoasociados que trabajan en equipo. Un virus lleva un ARN guía que marcará el lugar en el que CRISPR debe cortar el ADN e insertar un nuevo código. El segundo virus adenoasociado lleva "la carga útil", una etiqueta o etiquetas que han ideado y que ahora se incorporarán a cada proteína que el gen produzca posteriormente.

Los vectores, que incluyen un ARN guía sintético y etiquetas HiUGE, son agnósticos o "independientes de la homología", como su nombre lo indica. No les importa qué gen hay a su alrededor. "Diseñamos este ARN guía para que no reconozca específicamente nada en los genomas de ratón, humano, mono, gato o burro", dice Soderling.

Es una forma inteligente de explorar lo desconocido.

Este enfoque no sólo hace avanzar su propio trabajo, sino que Soderling comenzó a darse cuenta de que una forma rápida, flexible y más precisa de etiquetar proteínas también podría ser una oportunidad de negocio. Con un poco de investigación, descubrió que los anticuerpos personalizados son un mercado de $2.4 mil millones; nuevamente, con productos que solo funcionan como se anuncia la mitad del tiempo.

Se puso en contacto con la Oficina de Licencias y Empresas (OLV) de Duke para comenzar el proceso de patentamiento y obtener asesoramiento sobre cómo iniciar una empresa. “Luego tuve que encontrar una manera de administrar el negocio, porque ya tengo un excelente trabajo”. De hecho, acababa de ser nombrado catedrático de biología celular aproximadamente al mismo tiempo.

Por recomendación de OLV, Soderling visitó Biolabs North Carolina, un espacio de trabajo compartido en el edificio Chesterfield en el centro de Durham que alquila mesas de laboratorio húmedas individuales mes a mes y proporciona todo el equipo básico que una startup necesitaría, incluyendo refrigeración, genética -copiar máquinas de PCR, centrífugas, etc. Le presentó su idea a Biolabs y echó un vistazo.

Al día siguiente, el presidente de BioLabs NC, Ed Field, llamó a Soderling y le preguntó si le gustaría recibir ayuda para administrar el negocio. Field, un veterano de las startups, es ahora el director ejecutivo de CasTag. La empresa ha recaudado suficiente dinero con un préstamo del Centro de Biotecnología de Carolina del Norte para contratar a un recién graduado de la Fuqua Business School como líder de desarrollo empresarial y a un ex postdoctorado para que Soderling dirija el laboratorio a tiempo parcial mientras busca trabajo en la industria. .

“Tenemos un sitio web. Tenemos órdenes. Tenemos clientes. Está en funcionamiento”, dice Soderling, con cierto asombro en su voz. Su conferencia habla sobre HiUGE y un artículo del 1 de julio de 2019 en Neuron atrajo cierta atención. Luego, el artículo se volvió a publicar como uno de los “mejores de 2018-2019” de la revista, atrayendo aún más atención.

Y ahora también tienen ideas para nuevos productos. "Espero que esto se expanda y llegue a ser aún más grande que simplemente etiquetar proteínas", dice Soderling.

“Sabes, Carolina del Norte era un estado manufacturero en aquella época”, dice Soderling, un nativo de Tennessee de voz suave. “Me encantaría despertarme algún día, conducir hasta el centro de Durham y ver uno de los antiguos almacenes de fabricación lleno de gente que fabrica estos reactivos para enviarlos a todo el mundo. Ese es el sueño”.

(c) Centro de Biotecnología de Carolina del Norte

Fuente del artículo original: WRAL TechWire