杜克大學衍生公司 CasTag BioSciences 在 NCBiotech 的推動下建構了更好的蛋白質陷阱

達勒姆 – 生命科學家喜歡抗體，不僅因為這些小蛋白質有助於保護我們所有人免受病原體侵害，而且因為抗體也是一種非常方便的實驗室工具，用於識別和標記他們研究中感興趣的蛋白質。

當你試圖找到非常小的東西時，你需要一個很小的標誌來標記它。那是一種抗體。

與大多數生命科學研究人員一樣，杜克大學細胞生物學系主任斯科特·索德林（Scott Soderling）一直依賴定制抗體，這是由數百個不同供應實驗室定制的分子，幫助科學家在細胞培養物和活體生物體中發現和標記特定蛋白質。

「但有一個問題，」他在納納林杜克辦公室附近的小會議室裡解釋道。 「市面上百分之五十的抗體都是垃圾。它們並不具體。它們可能會束縛你認為它們束縛的東西，但隨後它們會束縛你不知道的其他東西，或者它們甚至根本不束縛你想要束縛的東西。”

更糟的是，一批客製化抗體可能與上一批不同。 「假設你有一種完美的抗體，它可以準確地結合你想要的東西，而不是其他東西。然後你訂購了下一批，發現不同的動物有不同的準備，然後你又回到了原點。這不起作用。”

「人們認為，這些不好的抗體導致了很大一部分不可重複的結果，」索德林說。 「所以這需要金錢、時間和信譽。這對科學界、學術界和工業界來說都是一個巨大的問題。”他說，部分原因在於客製化抗體製造技術可以追溯到 20 世紀 70 年代。

但索德林已經成立了一家杜克大學衍生公司，他希望能夠解決可靠性問題。 CasTag BioSciences 基於他的實驗室開發的一項技術，該技術使用基因組編輯工具 CRISPR 以全新的方式標記感興趣的蛋白質。

索德林研究的一大重點是識別大腦突觸中的蛋白質，突觸是神經細胞之間傳輸和接收訊號的微小間隙。所有這些信號傳導均由特定蛋白質調節。但是，在非常小的空間內識別突觸中的所有這些蛋白質並解釋它們對細胞所說的話是一個巨大的問題。抗體是一個關鍵工具，但這項工作令人沮喪且緩慢，部分原因是使用客製化抗體很困難。

大約三年前，隨著稱為CRISPR 的新型基因編輯技術的消息傳播開來，Soderling 和他的團隊想看看它是否可以為他們提供更好的方法來標記和可視化他們在微小的基因組中檢測到的數百甚至數千種蛋白質。神經元之間的突觸。

「我們認為 CRISPR 可能是一個非常神奇的工具，可以解決試圖識別和標記這數百種蛋白質的緊迫問題，」Soderling 說。 “我們開發的是一種新的模組化方法，基本上可以解決標籤問題並徹底解決它。”

他們使用CRISPR 將短序列編輯到基因中，以便其產生的每個蛋白質都帶有他們創建的標籤，該標籤可以透過已知的、可靠的和充分錶徵的抗體來檢測，而不是透過在黑暗中進行的客製化抗體來檢測。抗體。

「這些抗體辨識一小段胺基酸序列，」索德林解釋。 「因此，我們只需提取編碼這些氨基酸的 DNA（手柄），然後將手柄直接放入體內或細胞中的基因中，」Soderling 說。

概念驗證實驗在小鼠大腦中產生了漂亮的蛋白質標記後，索德林看著圖像說：“好吧，它很大。”

事實上，他們將自己的新系統稱為 HiUGE（同源無關通用基因組工程），而且它可能確實非常龐大。

他們開始稱之為即插即用生物學，因為只需幾個標籤，他們就可以定位數百種未知蛋白質，甚至可以同時將多個標籤放入一個基因中。索德林說，該系統是模組化的且易於使用，這將使半自動化、高通量的蛋白質標記方法成為可能。

打個比方，想像天黑後，一名送貨卡車司機在傾盆大雨中緩慢地沿著街區尋找2345 號門牌。Soderling 和他的團隊所做的就是在每棟2345 號門牌上貼上一個明亮的標誌，上面寫著「嘿UPS！這邊！”

HiUGE 系統由一對作為團隊工作的腺相關病毒傳遞到培養皿中或生物體中的活細胞。一種病毒攜帶嚮導 RNA，它將標記 CRISPR 切割 DNA 並插入新代碼片段的位置。第二種腺相關病毒攜帶“有效負載”，這是他們設計的一個或多個標籤，現在將構建到該基因隨後產生的每個蛋白質中。

這些載體，包括合成的嚮導RNA和HiUGE標籤，是不可知的，或者顧名思義是「同源無關的」。他們不在乎周圍有什麼基因。 「我們設計了這種引導 RNA，使其無法識別小鼠、人類、猴子、貓或驢基因組中的任何內容，」Soderling 說。

這是探索未知事物的聰明方法。

這種方法不僅推進了他們自己的工作，索德林開始意識到，一種快速、靈活、更準確的蛋白質標記方法也可能是一個商機。經過一番研究，他發現客製化抗體是一個價值 $24 億的市場——同樣，產品的效果只有一半的時間。

他聯繫了杜克大學許可與創投辦公室 (OLV)，開始專利申請流程並獲得一些關於創辦公司的建議。 “然後我必須找到一種經營業務的方法，因為我已經有了一份很棒的日常工作。”事實上，大約在同一時間，他也剛被任命為細胞生物學系主任。

在OLV 的推薦下，索德林參觀了北卡羅來納州生物實驗室，這是位於達勒姆市中心切斯特菲爾德大廈的一個共享工作空間，該工作空間按月租賃單獨的濕實驗室長凳，並提供新創公司所需的所有基本設備，包括冷凍、基因設備等。- 複製 PCR 機、離心機等。他向 Biolabs 提出了自己的想法，並四處考察。

第二天，BioLabs NC 總裁 Ed Field 打電話給索德林，詢問他是否需要一些營運業務的幫助。 Field 是一位創業老手，現任 CasTag 的執行長。該公司已透過北卡羅來納州生物技術中心的貸款籌集了足夠的資金，聘請了福卡商學院的一名應屆畢業生作為業務開發主管，並聘請了一名前博士後，在索德林在該行業尋找工作的同時兼職運營實驗室。 。

「我們有一個網站。我們有訂單。我們有客戶了。它已經啟動並正在運行。」索德林說道，聲音中帶著一絲驚奇。他在會議上關於 HiUGE 的演講以及 2019 年 7 月 1 日發表在 Neuron 上的論文引起了一些關注。隨後，這篇論文被重新發表為該雜誌的「2018-2019 年最佳論文」之一，引起了更多關注。

現在他們也有了新產品的想法。 「我希望這將擴大並變得比僅僅標記蛋白質更大，」索德林說。

「你知道，北卡羅來納州當時是一個製造業州，」這位說話輕聲細語的田納西州人索德林說。 「我希望有一天醒來，開車去達勒姆市中心，看到一個以前的製造倉庫之一，人們正在製造這些試劑並運往世界各地。這就是夢想。”

(c) 北卡羅來納州生物技術中心

原文來源： WRAL 技術線