Att välja ut de mest effektiva molekylerna för läkemedelstillförsel är ofta en process där man kan prova och missa, men Cornells ingenjörer tillhandahåller viss precision tack vare en teknik som avslöjar prestandan hos dessa molekyler inuti levande celler.

Läkemedelstillförselsystem kontrollerar tid och plats som läkemedel frigörs inuti kroppen. En viktig komponent i många läkemedelstillförselsystem är molekylen som länkar en antikropp – som söker efter ett mål som cancerceller – till ett läkemedel som är utformat för att förstöra målet. Linkern måste inte bara hålla läkemedlet kopplat till antikroppen när det reser till en målcell, det måste släppa läkemedlet ordentligt inuti cellen, på rätt plats vid rätt tidpunkt.

Biomolekylära ingenjörer samlar ledtrådar om länkarnas effektivitet genom att testa dem i cellfria miljöer – modellvätskor som inte innehåller alla de komplexa interaktioner som vanligtvis finns i helhet, levande celler. De är lättare att studera, men är inte alltid lika exakt, potentiellt leda till länkfel i efterföljande testning.

En forskargrupp ledd av Chris Alabi, docent i kemi- och biomolekylär teknik, har utvecklat en metod som använder fluorescerande sonder för att se och mäta hastigheten med vilken länkar framgångsrikt släpper ut läkemedel i levande celler. Forskningen, "Responsiva antikroppskonjugat möjliggör kvantitativ bestämning av nedbrytningshastighet för intracellulär bindning, " publicerad 8 oktober i tidskriften Cellkemisk biologi .

"Just nu, läkemedelsföretag tillverkar massor av länkar och ser sedan vilka som fungerar bäst för en viss tillämpning genom att testa var och en. Det är ett hagelgevär, " sa Alabi. "Med vår teknik, de kan nu fatta ett välgrundat beslut baserat på faktiska intracellulära antal, innan de sätter ihop läkemedelssystemet. "

Sonderna består av två fluorescerande färgämnen som gör varandra osynliga när de är förbundna med antikroppen som en del av leveranssystemet. När länken går sönder och lossar färgämnena, de blir synliga med hjälp av ett mikroskop, signalerar att läkemedlet har släppts in i cellen.

Dessa sonder utvecklades i Alabis labb och erbjuder ingenjörer ett exakt sätt att mäta hastigheten med vilken en linkers kemiska bindning bryts från leveranssystemet medan de är inne i cellen.

"När vi väl vet vad tidpunkten är för olika länkbindningar och cellprocesser, då kan vi säga, 'OK, för läkemedel A kopplat till antikropp B, så här lång tid tar det, så om vi vill behandla sjukdom C, vi borde använda denna länk, "" sa Alabi.

För att demonstrera sonden, Alabi och hans team konstruerade en antikroppskonstruktion med en disulfidlinker som är känd för att fungera bra inom HER2-proteinet, ett högt värderat mål för bröstcancerbehandling. När leveranssystemet nått proteinet, laget kunde mäta intracellulära processer på ett tillförlitligt sätt, såsom kinetiken och halveringstiden för disulfidlänken.

"För biomolekylära ingenjörer och företag som har ett mål i åtanke, vi kan ... göra läkemedelsupptäcktsprocessen så mycket snabbare eftersom vi nu vet något om hur lång tid det kommer att ta att släppa läkemedlet, sa Alabi, som hoppas kunna demonstrera tekniken ytterligare genom partnerskap med läkemedelsföretag.

Sonderna kan också användas av kemiska biologer för att lära sig mer om intracellulära processer, såsom de specifika medel som är ansvariga för att klyva länkar, sa Alabi.