Forskare från Institutet för bioteknik och biomedicin (IBB), i samarbete med forskare från Warszawas universitet presenterade nyligen en viktig uppdatering av deras AGGRESCAN 3-D beräkningsmetod, fokuserat på att underlätta och minska kostnaderna för att utveckla nya generationens proteinbaserade läkemedel, minskar deras benägenhet att bilda aggregat och håller dem stabila och aktiva under en längre tid.

Proteinaggregation är ett vanligt fenomen som finns i ett brett spektrum av patologier, från Parkinsons och Alzheimers sjukdomar till vissa cancerformer och typ 2-diabetes. En växande molekylär kunskap om detta fenomen har gett utvecklingen av olika algoritmer som kan identifiera och förutsäga regioner med en större tendens att aggregera. Bland de första var AGGRESCAN, utvecklat av samma forskare från IBB, som tog hänsyn till benägenheten hos den linjära sekvensen, men inte den 3D-struktur som förvärvats av globulära proteiner. Fyra år sedan, samma team av forskare uttryckte idén om att göra förutsägelser om dessa proteinstrukturer genom att implementera AGGRESCAN 3-D (A3D)-servern. Denna server erbjöd en högre precision än de som är baserade på linjär sekvensering för att förutsäga aggregationsegenskaperna hos globulära proteiner. Det gav också nya funktioner, såsom möjligheten att enkelt modellera patogena mutationer, eller ett dynamiskt läge, vilket gjorde det möjligt att modellera flexibiliteten hos små proteiner för att hitta potentiellt dolda regioner.

Den senaste uppdateringen presenterades som en webbserver fritt tillgänglig för den akademiska världen, förutom en skrivbordsversion som är kompatibel med Windows, MacOS och Linux. Den nya algoritmen överträffar alla tidigare begränsningar och breddar beräkningskostnaderna avsevärt för att möjliggöra modellering av flexibiliteten hos molekyler av biomedicinskt intresse. Den innehåller också olika verktyg som en automatisk generering av mutationer för att underlätta omdesign av proteiner som antikroppar för att göra dem stabila och samtidigt mer lösliga, och ett förbättrat användargränssnitt för att se data direkt på webbplatsen.

"Med den här uppdateringen, A3D blir en av de mest kompletta aggregeringsprediktorerna. Det faktum att en och samma plats ger dig chansen att göra förutsägelser om proteinaggregation, modellera sin flexibilitet, studera alternativ för en smart omdesign och verifiera hur olika faktorer kan påverka dem, representerar ett stort steg framåt med avseende på andra liknande servrar, " bekräftar Salvador Ventura, forskare vid IBB och Institutionen för biokemi och molekylärbiologi, samt skapare av A3D. "Bland annat, allt detta kommer att tillåta oss att förbättra produktionen av proteinbaserade läkemedel, minska kostnaderna för utveckling, produktion, lagring och distribution."

Proteinaggregation, ett nyckelelement inom biomedicin och bioteknik

Proteinaggregation har gått från att vara ett ignorerat område inom proteinkemin till att bli ett nyckelelement inom biomedicin och bioteknik. "En dålig proteinveckning och efterföljande aggregation ligger bakom ett växande antal mänskliga sjukdomar och ett av de viktigaste hindren för att designa och tillverka proteiner för terapeutiska tillämpningar. Dessa terapier, som innebär användning av monoklonala antikroppar, tillväxtfaktorer och enzymsubstitutioner, har redan visat hög precision för molekylär inriktning, och därför blir behovet av att studera dem mer på djupet ännu mer transcendent, " avslutar Salvador Ventura.