Ny analysmetod kan ge bättre läkemedel mot cancer
En DNA-nanostruktur med inbyggda streckkoder används för att läsa av membranproteiners organisation. Grafik: Mattias Karlén.
Proteiner som sitter på ytan av kroppens celler har en viktig roll för effekten av olika läkemedel. Samtidigt behövs förfinade metoder för att analysera dessa membranproteiners organisation. Forskare vid Karolinska Institutet har utvecklat en ny DNA-baserad analysmetod som kan bidra till utvecklingen av framtidens läkemedel mot bland annat bröstcancer. Studien publiceras i Nature Nanotechnology.
(Till vänster) Ana Teixeira, forskare och studiens sisteförfattare, och Elena Ambrosetti, postdoktor och förstaförfattare. Foto: Ulf Sirborn.
De flesta läkemedel i klinisk användning får effekt via kontakten med proteiner som finns i cellmembranet (se faktarutan). Därför är det mycket viktigt att förstå hur membranproteiner fungerar i hälsa och sjukdom.
Många av proteinerna i cellmembranet distribueras i självständiga, funktionella enheter, domäner med dimensioner i nanoskala, alltså miljarddels meter.
NanoDeep en förfinad metod
Idag analyseras membranproteiner med hjälp av mikroskopi med superupplösning. Tekniken har en begränsning i att bara ett litet antal membranproteiner, vanligtvis tre, kan analyseras samtidigt.
Forskare vid Karolinska Institutet har utvecklat en metod som gör det möjligt att analysera ett större antal membranproteiner samtidigt. Den icke-mikroskopibaserade metoden för analys som kan analysera hela populationer av celler samtidigt kallas NanoDeep, NANOscale DEciphEring of membrane Protein nanodomains.
Intervallet 10 nanometer
Metoden bygger på användningen av DNA-analys för att översätta information om membranproteinernas organisation. NanoDeep har inga gränser för antalet proteiner som kan analyseras samtidigt. Under arbetet har forskarna både kunna bekräfta tidigare kunskaper och gjort nya fynd.
– För närvarande har NanoDeep en upplösning i intervallet 10 nanometer, 10 miljarddels meter, som överträffar flera metoder inom superupplösningsmikroskopi. NanoDeep har potential att erbjuda nya insikter om regleringen av membranproteinfunktionen, säger Ana Teixeira, forskare vid institutionen för medicinsk biokemi och biofysik, Karolinska Institutet, och studiens sisteförfattare.
Återfall i cancer
Med hjälp av NanoDeep har forskarna kunnat beskriva proteinmiljön som omger membranreceptorn Her2, ett protein i cellens membran som sänder information till proteiner på cellens insida.
Her2 är överrepresenterad vid bröstcancer och andra typer av cancer. En bättre förståelse för Her2 ökar möjligheterna att utveckla nya läkemedel som förebygger den stora andelen återfall i bland annat bröstcancer.
Den nya metoden är utvecklad för att vara så enkel som möjligt.
– Vår metod gör användningen av information om proteiners rumsliga organisation i nanoskala mer tillgänglig som ett diagnosverktyg i kliniska prover. Vidare kan det användas som ett verktyg för att utveckla nya typer av läkemedel med målet att påverka funktionen hos membranproteiner, säger Elena Ambrosetti, postdoktor och studiens förstaförfattare.
Forskningen har genomförts med stöd från Europeiska Forskningsrådet (ERC), Vetenskapsrådet och Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse. Det finns inga rapporterade intressekonflikter.
Publikation
“A DNA nanoassembly-based approach to map membrane protein nanoenvironments”, Elena Ambrosetti, Giulio Bernardinelli, Ian Hoffecker, Leonard Hartmanis, Georges Kiriako, Ario de Marco, Rickard Sandberg, Björn Högberg,
Ana I. Teixeira. Nature Nanotechnology, online 2 november 2020,
doi: 10.1038/s41565-020-00785-0.
