Ett banbrytande digitalt verktyg som gör det billigare, säkrare och snabbare för läkemedelsföretag att förutsäga proteinstabilitet-ett viktigt steg i utvecklingen av nya läkemedel-rullas ut av forskare från Storbritanniens universitet i Bath genom deras spin-out-företag, BLOC Labs.

Verktyget, lanserades i veckan, kommer att hjälpa forskare att identifiera de mest lovande proteinmolekylerna för läkemedelsutveckling. Det har potential att spela en viktig roll i skapandet av monoklonala antikroppar (mAb). Marknaden för dessa terapeutiska antikroppar är värd över £ 70 miljarder.

Monoklonala antikroppar är en typ av protein som härrör från naturliga antikroppar och sedan förädlas och massproduceras i laboratoriet. De förändrar stadigt hur vi behandlar och förebygger sjukdomar, från cancer och tillstånd som påverkar immunsystemet mot virusinfektioner. Corona -pandemin har utlöst särskilt intresse för mAbs, eftersom ett antal proteinkandidater visar stort löfte som terapier för att behandla COVID-19, och testas för närvarande på människor.

Stabilitet är nyckeln

Endast mAbs som är kända för att vara stabila (det vill säga de varken bryts ner lätt eller klumpar sig samman för att bilda giftiga föreningar) är lämpliga för utveckling, och att hitta en stabil kandidat ökar massivt kostnaderna och tiden för att hitta nya läkemedel.

Tills nu, processen för att bestämma proteinstabilitet har varit en stor huvudvärk för läkemedelsföretag, med forskare som testar stora bibliotek av molekyler i deras sökning efter proteiner med medicinska egenskaper. Dock, verktyget utvecklat i Bath-kallat Quantitative Understanding of Bio-molecular Edge-Shift (QUBES)-kan förutsäga stabiliteten hos proteiner med häpnadsväckande hastighet och noggrannhet.

Dr Chris Pudney från universitetets institution för biologi och biokemi och utvecklare av QUBES, sa:"Vi är verkligen glada över potentialen i QUBES eftersom den kan användas direkt i biofarmaceutisk industri för kvalitetssäkring, formulering och utveckling. "

Han tillade:"Proteiner är notoriskt instabila av goda skäl - kroppen vill återvinna dem hela tiden. Men med en terapeutisk produkt, du behöver stabilitet - om ett protein bryts ner och aggregerar, det blir giftigt. Att hitta stabila proteiner är enormt dyrt för läkemedelsföretag, men att använda vårt verktyg för att hitta den bästa möjliga molekylen kommer att minska på tid och kostnader för utveckling massivt. "

Qubes fingeravtryck

QUBES fungerar genom att låta forskare exakt "fingeravtrycka" ett proteins struktur och förutsäga stabilitet under nästan alla tillstånd av koncentration eller formulering. Tekniken använder fluorescens för att kartlägga proteinstruktur och applicerar sedan en matematisk algoritm, baserat på positionen och typen av proteinets atomer, för att beräkna stabilitet. Tack vare en online -programvara - som också utvecklats i Bath - kan laboratorier tolka sina fluorescerande data var som helst i världen, med hjälp av utrustning som finns i de flesta biokemilaboratorier utan modifieringar.

Utarbetar teknik för fingeravtryck, Dr Pudney sa:"Proteiner innehåller tryptofan - en aminosyra som avger fluorescerande ljus. Varje proteinmolekyl har en unik fluorescerande signatur, och QUBES utnyttjar detta optiska fenomen, tillämpa matematiska tekniker för att analysera och tolka fluorescensen.

"Programvarusviten tar det här akademiska arbetet och gör det otroligt enkelt för människor att använda. Du kan köra det på vilken maskin som helst-även på din mobiltelefon. Det är extremt snabbt och extremt enkelt, och det erbjuder en otroligt hög säkerhet - faktiskt vi har en grad av säkerhet som normalt är reserverad för finansiella tjänstebranschen. "

Det som skiljer QUBES från sina konkurrenter är kvaliteten på avläsningarna och den extrema flexibiliteten. Dr Pudney förklarar:"Vår tillvägagångssätt är inte bara snabbare, mer exakt och känsligare än något annat på marknaden, men det kan också förutsäga stabilitet vid vilken koncentration och vilken formulering som helst - till skillnad från andra verktyg på marknaden, som kräver uppsatta villkor. "

Dr Pudneys team har nyligen genomfört en valideringsstudie av QUBES -tekniken med National Physical Laboratory (NPL) under regeringsstödet 'Measurement for Recovery Scheme', som tillhandahåller oberoende validering av teknik av landets ledande analysanläggning.

Dr Alex Jones, som ledde studien på NPL, sade:"Vi testade QUBES -metoden med hjälp av en rad analytiska metoder och fann att den spårar subtila förändringar i proteinstruktur och stabilitet med anmärkningsvärd känslighet jämfört med etablerade metoder. Metoden är snabb och enkel att implementera."

Forskningen publiceras i Biokemisk tidskrift och QUBES -programvaran är tillgänglig för kommersiell prövning via BLOC Laboratories Ltd:www.bloclaboratories.com.