Forskare från det tyska cancerforskningscentret (DKFZ) har lyckats rekonstruera biomolekyler i sin spegelbildsform. Forskarnas mål är att skapa ett spegelbilds artificiellt proteinsyntessystem. Deras mål är att producera terapeutiska proteiner med spegelbild, som antikroppar, som skulle skyddas från biologisk nedbrytning i kroppen och inte framkalla något immunsvar.

Nästan alla biologiska molekyler existerar som två olika rumsliga strukturer som är relaterade till varandra som bild och spegelbild. Dessa molekyler kallas enantiomerer. Ungefär som ens höger och vänster hand, de kan inte läggas ovanpå varandra. Beroende på i vilken riktning molekylerna roterar genom att passera polariserat ljus, de kallas D-enantiomerer (till höger) eller L-enantiomerer (till vänster). Medan nästan alla proteiner som finns i naturen består av L-aminosyror, DNA och RNA är byggda av D-molekyler.

Forskare från det tyska cancerforskningscentret (DKFZ) i Heidelberg arbetar med att syntetisera biomolekyler i sin spegelbildsform. I framtiden, de har för avsikt att bygga mer än enstaka molekyler:"Vårt långsiktiga mål är att skapa enkla, konstgjorda biologiska system i spegelbildsform som motsvarar de i naturen men som inte interagerar med miljön, säger projektledaren Jörg Hoheisel.

I sitt nuvarande arbete, forskarna ledda av Hoheisel har kunnat skapa en spegelbildsversion av ett DNA-ligas från D-aminosyror. Ligaser sammanfogar DNA-fragment. Spegelbildsligaset kan komponera en komplett spegelbildsgen från lika spegelbildade DNA-fragment. Fler D-enzymer som replikerar DNA och transkriberar det till RNA är också redan tillgängliga. "Det här är så långt vi har kommit för nu, " Hoheisel rapporterar. "Nästa, vi behöver en spegelbildsstruktur som fyller funktionen av ribosomer i cellen."

Ribosomer är makromolekylära komplex i cellen som är ansvariga för att översätta RNA-strängar till kedjor av aminosyror, på så sätt producerar proteiner. "När vi har genererat spegelbildsribosomer, vi skulle ha sammanställt ett enkelt system som skulle tillåta oss att producera alla typer av protein ganska enkelt, ", sa Hoheisel. "Det konstgjorda systemet skulle vara oberoende av naturen men identiskt i alla biofysiska och kemiska egenskaper och skulle i slutändan kunna leda till en arketypisk, spegelbildskopia av en cell."

Även om detta fortfarande är en vision om en mer avlägsen framtid, det underliggande tillvägagångssättet kan redan användas för terapeutiska ändamål inom en snar framtid, till exempel för att syntetisera spegelbildsantikroppar. I dag, dessa terapeutiska immunoproteiner produceras syntetiskt och används som läkemedel för att behandla ett antal sjukdomar inklusive cancer. Dock, patientens immunsystem kan producera kroppsliga antikroppar mot de terapeutiska antikropparna. "För kroppen, de är i slutändan utländska inkräktare som måste bekämpas, precis som patogener, " Hoheisel förklarade. "Ett antikroppsläkemedel som består av spegelbildade D-aminosyror istället för naturliga L-aminosyror skulle förmodligen inte provocera fram något immunsvar, eftersom immunsystemet inte känner igen D-molekyler."

Dessutom, spegelbildsantikroppar skulle kunna vara terapeutiskt aktiva under en längre tid eftersom de mycket långsamt skulle brytas ned biologiskt i kroppen. De kan också bekvämt tas som piller eftersom matsmältningsenzymer i kroppen inte skulle påverka dem. Hoheisel eftersträvar dessa mål i ett internationellt samarbete med stöd av det federala ministeriet för utbildning och forskning (BMBF).