Duke spinout CasTag BioSciences בונה מלכודת חלבון טובה יותר עם חיזוק מ-NCBiotech

DURHAM - מדעני חיים אוהבים נוגדנים, לא רק בגלל שהחלבונים הקטנים האלה עוזרים להגן על כולנו מפני פתוגנים, אלא בגלל שנוגדנים הם גם כלי מעבדה שימושי מאוד לזיהוי וסימון חלבונים בעלי עניין במחקר שלהם.

כשאתה מנסה למצוא משהו זעיר מאוד, אתה צריך דגל קטן כדי לסמן אותו. זה נוגדן.

כמו רוב חוקרי מדעי החיים, יו"ר הביולוגיה של התא של Duke, סקוט סודרלינג, נשען על נוגדנים מותאמים אישית, מולקולות שנעשו לפי הזמנה על ידי מאות מעבדות אספקה שונות המסייעות למדענים למצוא ולסמן חלבונים ספציפיים בתרביות תאים ובאורגניזמים חיים.

"אבל יש בעיה", הוא מסביר בחדר הישיבות הקטן הסמוך למשרדו Nanaline Duke. "חמישים אחוז מהנוגדנים בשוק הם זבל. הם לא ספציפיים. הם אולי קושרים את מה שאתה חושב שהם כורכים, אבל אז הם נקשרים לדברים אחרים שאתה לא יודע עליהם, או שהם אפילו לא קושרים את מה שאתה רוצה להיקשר אליו בכלל".

גרוע מזה, ייתכן שאצווה אחת של נוגדנים מותאמים לא תהיה זהה לקודמתה. "תגיד שיש לך נוגדן מושלם שקושר בדיוק את מה שאתה רוצה ולא שום דבר אחר. ואז אתה מזמין את המגרש הבא ויש הכנה אחרת מחיה אחרת, וחזרת להתחלה. זה לא עובד."

"חושבים שהנוגדנים הרעים האלה מובילים לחלק גדול מהתוצאות הבלתי ניתנות לשחזור", אומר סודרלינג. "אז זה עולה כסף, זה עולה זמן וזה עולה אמינות. זו בעיה עצומה עבור המדע, הן באקדמיה והן בתעשייה". בחלקה, הבעיה נובעת מהעובדה שטכניקות ייצור נוגדנים מותאמות אישית מתוארכות לשנות ה-70, הוא אומר.

אבל סודרלינג הקים חברת Duke spinout שהוא מקווה שתפתור את בעיית האמינות. CasTag BioSciences מבוססת על טכנולוגיה שפותחה במעבדה שלו, המסמנת חלבונים מעניינים בדרך חדשה לגמרי, תוך שימוש בכלי לעריכת הגנום CRISPR.

אחד המרכיבים העיקריים של מחקרו של סודרלינג היה זיהוי חלבונים בסינפסות של המוח, הפערים הזעירים בין תאי עצב שבהם אותות מועברים ונקלטים. כל האיתות הזה מווסת על ידי חלבונים ספציפיים. אבל לזהות את כל החלבונים האלה בסינפסה ולפרש את מה שהם אומרים לתא זו בעיה ענקית בחלל זעיר מאוד. נוגדנים הם כלי מרכזי, אבל העבודה הייתה מתסכלת ואיטית, בין היתר בגלל הקושי לעבוד עם נוגדנים מותאמים אישית.

לפני כשלוש שנים, כשהחדשות על טכנולוגיית עריכת הגנים החדשה שנקראת CRISPR התפשטה, סודרלינג וצוותו רצו לבדוק אם היא עשויה לתת להם דרך טובה יותר לתייג ולהמחיש את מאות ואפילו אלפי החלבונים שהם מגלים בזעיר אנפין. סינפסה בין נוירונים.

"היה לנו רעיון ש-CRISPR יכול להיות כלי מדהים באמת לטפל בבעיה הדוחקת של ניסיון לזהות ולתייג את מאות החלבונים האלה", אומר סודרלינג. "מה שפיתחנו היה שיטה מודולרית חדשה שבעצם לקחת את בעיית התיוג ולהעיף אותה על הראש."

הם משתמשים ב-CRISPR כדי לערוך רצפים קצרים לתוך גן, כך שכל חלבון שהוא מייצר נושא תג שהם יצרו שמתגלה על ידי נוגדן ידוע, אמין ומאופיין היטב, ולא מנהג של זריקה בחושך נוֹגְדָן.

"נוגדנים אלה מזהים קטע קטן של רצפי חומצות אמינו", מסביר סודרלינג. "אז אנחנו פשוט לוקחים את ה-DNA המקודד לאותן חומצות אמינו - הידית - ואנחנו מכניסים את הידית הזו ישר לתוך הגן in vivo, או בתא", אומר סודרלינג.

לאחר שניסויי הוכחת הקונספט יצרו תיוג חלבון יפהפה במוח העכבר, סודרלינג הסתכל בתמונות ואמר, "בסדר זה ענק."

ואכן, הם כינו את המערכת החדשה שלהם HiUGE (הנדסת גנום אוניברסלית בלתי תלויה בהומולוגיה), וייתכן שהיא פשוט ענקית.

הם התחילו לקרוא לזה plug and play ביולוגיה, כי רק עם כמה מהתגים שלהם, הם יכולים לתת מענה למאות חלבונים לא ידועים, והם יכולים אפילו להכניס מספר תגים לגן בו-זמנית. סודרלינג אומר שהמערכת מודולרית וקלה לשימוש, מה שיאפשר גישות חצי אוטומטיות עם תפוקה גבוהה לסימון חלבונים.

בדרך אנלוגיה, חשבו על נהג משאית שיורד באיטיות ברחוב אחרי רדת החשיכה בגשם שוטף ומחפש בית מספר 2345. מה שסודרלינג והצוות שלו עשו זה לשים שלט בהיר על כל בית שמספרו 2345 שאומר "היי UPS! כאן!"

מערכת HiUGE מועברת לתאים חיים, בצלחת או באורגניזם, על ידי זוג וירוסים הקשורים לאדנו הפועלים כצוות. וירוס אחד נושא RNA מנחה שיסמן את המקום בו CRISPR צריך לחתוך את ה-DNA ולהכניס פיסת קוד חדשה. הנגיף השני הקשור לאדנו נושא את 'המטען', תג או תגים שהם המציאו, שיובנו כעת בכל חלבון שהגן מייצר לאחר מכן.

הוקטורים, כולל תגי RNA מנחה סינתטיים ותגי HiUGE, הם אגנוסטיים, או 'בלתי תלויים בהומולוגיה', כפי שהשם מרמז. לא אכפת להם איזה גן יש סביבם. "עיצבנו את ה-RNA המדריך הזה כך שהוא לא יזהה שום דבר בגנום העכבר, האדם, הקוף, החתול או החמור", אומר סודרלינג.

זו דרך חכמה לחקור את הלא נודע.

לא רק שגישה זו מקדמת את העבודה שלהם, סודרלינג החלה להבין שדרך מהירה, גמישה ומדויקת יותר לתיוג חלבונים עשויה להיות גם הזדמנות עסקית. עם קצת מחקר, הוא הבין שנוגדנים מותאמים אישית הם שוק של $2.4 מיליארד - שוב, עם מוצרים שפועלים רק במחצית מהזמן.

הוא פנה למשרד הרישוי והמיזמים של דיוק (OLV) כדי להתחיל בתהליך הפטנט ולקבל עצה לגבי הקמת חברה. "אז הייתי צריך למצוא דרך לנהל את העסק, כי כבר יש לי עבודה יומיומית נהדרת." למעשה, הוא גם מונה זה עתה יו"ר לביולוגיה של התא בערך באותו זמן.

בהמלצת OLV, סודרלינג ביקר ב-Biolabs North Carolina, סביבת עבודה משותפת בבניין צ'סטרפילד במרכז העיר דורהאם, אשר שוכרת ספסלי מעבדה רטובים בודדים על בסיס חודש לחודש ומספקת את כל הציוד הבסיסי שיזדקק לסטארט-אפ, כולל קירור, גנים. -העתקת מכונות PCR, צנטריפוגות וכו'. הוא העלה את הרעיון שלו ל-Biolabs והסתכל מסביב.

למחרת, נשיא BioLabs NC, אד פילד, התקשר לסודרלינג ושאל אם הוא רוצה עזרה בניהול העסק. פילד, מוותיקי סטארט-אפ, הוא כעת מנכ"ל CasTag. החברה גייסה מספיק כסף באמצעות הלוואה מהמרכז לביוטכנולוגיה בצפון קרוליינה כדי לשכור בוגר לאחרונה Fuqua Business School כמנהל פיתוח עסקי ופוסט דוקטורט לשעבר עבור סודרלינג לנהל את המעבדה במשרה חלקית בזמן שהוא מחפש עבודה בתעשייה .

"יש לנו אתר אינטרנט. יש לנו הזמנות. יש לנו לקוחות. זה פועל", אומר סודרלינג, עם מידה של פליאה בקולו. שיחות הוועידה שלו על HiUGE ומאמר מ-1 ביולי 2019 בניירון משך תשומת לב מסוימת. לאחר מכן העיתון פורסם מחדש כאחד מ"הטובים ביותר של 2018-2019" של כתב העת, ומשך תשומת לב רבה יותר.

ועכשיו יש להם גם רעיונות למוצרים חדשים. "אני מקווה שזה יתרחב ויהפוך אפילו יותר גדול מסתם תיוג חלבונים", אומר סודרלינג.

"אתה יודע, צפון קרוליינה הייתה מדינת ייצור בזמנו", אומר סודרלינג, יליד טנסי רך. "אשמח להתעורר מתישהו ולנסוע למרכז העיר דורהאם ולראות את אחד ממחסני הייצור לשעבר מזמזם אנשים שמייצרים את הריאגנטים האלה כדי לשלוח ברחבי העולם. זה החלום."

(ג) מרכז ביוטכנולוגיה בצפון קרוליינה

מקור המאמר המקורי: WRAL TechWire