En forskargrupp ledd av forskare från Nagoya University i Japan har utvecklat ett tillvägagångssätt som snabbt kan hitta syntetiska proteiner som specifikt binder till viktiga mål, såsom komponenter i SARS-CoV-2-viruset. Metoden publicerades i tidskriften Vetenskapens framsteg och kan användas för att utveckla testkit eller för att hitta behandlingar.

"Vi utvecklade en laboratorieteknik för snabbt urval av syntetiska proteiner som starkt binder till SARS-CoV-2, " säger Nagoya Universitys biomolekylära ingenjör Hiroshi Murakami. "Syntetiska proteiner med hög affinitet kan användas för att utveckla känsliga antigentester för SARS-CoV-2 och för framtida användning som neutraliseringsantikroppar hos infekterade patienter."

Murakami och hans kollegor hade tidigare utvecklat ett laboratorietest för proteinurval som heter TRAP display, som står för "transkription-translation kopplad med association av puromycinlinker." Deras tillvägagångssätt hoppar över två tidskrävande steg i en annan vanlig teknik för att söka igenom syntetiska proteinbibliotek. Men deras undersökningar visade att det fanns ett problem med puromycinlänken.

I den aktuella studien, teamet förbättrade sin teknik genom att modifiera puromycinlänken. I sista hand, de kunde använda sin TRAP-display för att identifiera nio syntetiska proteiner som binder till spikproteinet på SARS-CoV-2s yttre membran. Tillvägagångssättet tog bara fyra dagar jämfört med de veckor det skulle ta med den vanliga budbärar-RNA-displaytekniken.

TRAP-visning involverar användning av ett stort antal DNA-mallar som kodar för och syntetiserar biljoner proteiner som bär slumpmässiga peptidsekvenser. De syntetiska proteinerna kopplas till DNA med hjälp av den modifierade puromycinlinkern och exponeras sedan för ett målprotein. När hela provet är tvättat, endast de syntetiska proteinerna som binder till målet finns kvar. Dessa placeras sedan tillbaka i TRAP-displayen för ytterligare omgångar tills endast ett litet antal mycket specifika målbindande syntetiska proteiner finns kvar.

Forskarna undersökte de nio syntetiska proteinerna som visade sig binda till SARS-CoV-2. Vissa kunde specifikt upptäcka SARS-CoV-2 i näsprov från covid-19-patienter, vilket indikerar att de kan användas i testkit. Man fäster också vid viruset för att förhindra att det binder till de receptorer det använder för att få tillgång till mänskliga celler. Detta tyder på att detta protein kan användas som en behandlingsstrategi.

"Vår höghastighet, förbättrad TRAP-visning kan vara användbar för att implementera snabba svar på underarter av SARS-CoV-2 och på andra potentiella nya virus som orsakar framtida pandemier, säger Murakami.

Den här studien, "Antikroppsliknande proteiner som fångar och neutraliserar SARS-CoV-2, " publicerades online i Vetenskapens framsteg den 18 september, 2020.