Forskare från Case Western Reserve University School of Medicine har hittat en nanobody som lovar att främja riktade terapier för ett antal neurologiska sjukdomar och cancer.

I en nyligen publicerad studie publicerad i Naturkommunikation , Sahil Gulati, vid Institutionen för farmakologi vid Case Western Reserve School of Medicine, och kollegor identifierade en nanokropp härledd från ett lama som riktar sig mot signalering av G-proteinkopplade receptorer (GPCR), en stor familj av receptorer som är involverade i att överföra signaler i celler.

Den lama-härledda nanokroppen riktar sig specifikt mot en komponent av G-protein som kallas G-beta-gamma - den del som binder och effektivt aktiverar flera andra signalproteiner. Dessa proteiner, en gång aktiverad, har kopplats till flera typer av cancer, neurologiska störningar och drogberoende.

Nanokroppen binder G beta-gamma hårt och hindrar den från att aktivera dessa signalproteiner. Medan du blockerar G beta-gamma-signalering, nanokroppen har ingen effekt på viktiga GPCR-signalhändelser som krävs för normal cellulär funktion.

En nackdel med nuvarande terapeutiska tillvägagångssätt som riktar sig till GPCR är att små läkemedelsmolekyler inte är särskilt selektiva, och aktivera ytterligare signaler andra än det avsedda målet, orsakar oönskade biverkningar.

"Du skulle vilja att läkemedlet binder en GPCR, men det binder ospecifikt till andra GPCR och orsakar oönskade och ibland skadliga biverkningar, ", sa Gulati. "Det är problemet med småmolekylära läkemedel på marknaden idag."

Dessutom, de flesta småmolekyl- och antikroppsbaserade behandlingar är gjorda för att rikta in sig på specifika GPCR. Dock, det finns nästan 1, 000 olika GPCR hos människor, och därmed 1, 000 separata pipelines för läkemedelsutveckling kommer att krävas för att rikta in sig på var och en av dem.

"Detta är ett extremt dyrt scenario och det kommer att ta årtionden av forskning och utveckling för att hitta terapier för att rikta in sig på varje GPCR, " tillade Gulati.

GPCR är viktiga mål för läkemedelsindustrin. Från och med november 2017, ungefär 20 procent av FDA-godkända mediciner är inriktade på GPCR, inklusive mediciner mot astma, smärta, osteoporos och högt blodtryck.

Nanokroppar härrör från specialiserade antikroppar som endast finns i hajar och kameler (llamor är en del av kameldjursfamiljen). Gulati förklarade att nanokroppar är antikroppsfragment som är billiga att producera och effektiva att leverera som terapi. De är på väg att bli en livskraftig klass av terapier mot flera svårbehandlade sjukdomar.

Gulati och hans grupp av forskare riktade in sig på GPCR-signalering på ett okonventionellt sätt. De har riktade G-proteiner och inte GPCR själva. G-proteiner är de omedelbara nedströms spelarna i GPCR-signalvägar. Inriktning på G-proteiner kan ge kontroll på flera GPCR och kan också undvika oönskade cellulära händelser, sa Gulati.

"Det här tillvägagångssättet kan potentiellt vara en silverkula för att behandla flera medicinska tillstånd med GPCR som nyckelmål, ", sade Gulati. "Studien fungerar som det första exemplet där en nanobody har visat sig förändra GPCR-signalering på G-proteinnivå genom att hämma G-beta-gamma-signalering. Detta kommer att öka nanokropparnas potential att behandla olika neurologiska tillstånd och cancerprogression."

Användningen av nanokroppar kommer sannolikt att växa eftersom forskning visar att de är ett viktigt verktyg för att modulera cellulära signaler.