Переводчик: Дзерасса Гурциева
Оригинал: https://www.longevity.technology/building-an-artificial-immune-system
Финансируемые Министерством Обороны США ThirdLaw Technologies используют возможности «спиролигомеров» для быстрого конструирования новых малых молекул в омолаживающей технологии.
Вдали от мира спекуляций на фондовом рынке большинство инвесторов и стартапов в секторе продления жизни знают о важности долгосрочного прогнозирования. Профессор Temple University Кристиан Шафмайстер, который в течении 20 лет научных исследований делает первые шаги коммерциализации в виде своего нового стартапа – ThirdLaw Technologies.
Когда мы связались Шафмайтером по Zoom, он был в практически пустой лаборатории и ждал прибытия только что купленных масс-спектрометров. Компания явно находится на самых ранних этапах развития. Так о чём это все?
«Мы начинаем компанию по разработке искусственной иммунной системы и создаем очень большие библиотеки искусственных молекул, которые могут связываться с белками», – говорит Шафмайстер.
В основе подхода ThirdLaw лежат «спиролигомеры» – новый тип молекул, сочетающий богатство функциональных групп пептидов и белков со свойствами малых молекул.
«Белки – это длинные цепочки аминокислот, которые складываются в трехмерную форму и создают нечто удивительное – и я хочу создать такие молекулы», – говорит Шафмайстер. «Но проблема с белками и любым другим похожим подходом – попытаться выяснить, как эта длинная гибкая молекула складывается в трехмерную форму».
Как спиролигомеры могут расщепить глюкозепановую сшивку в коллагене
Сделав эту задачу ключевым направлением своей работы в Университете Темпл, Шафмайстер придумал идею спиролигомеров – использовать строительные блоки, которые похожи на аминокислоты, но вместо соединения через одну связь, которая обеспечивает гибкость вращения, его строительные блоки соединяются двойной связью.
«Таким образом, вы получаете строительные блоки в виде колец, и соединяете их через кольца, так вы получаете молекулы по типу лестниц», – говорит он. «И вы можете запрограммировать форму этих лестничных молекул, контролируя их стереохимию, форму колец и то, как вы их соединяете».
Благодаря этому Шафмайстер может создавать молекулы с реакционноспособные группами, такими как боковые цепи аминокислот, а также удерживать их в трехмерной конформации. Это позволяет спиролигомерам выполнять такие вещи, как связывание с белковыми поверхностями, либо направляет их внутрь, создавая карманы каталитеских центров для ускорения химические реакций.
«Мы создали молекулы, которые связываются с белком; молекулы, которые ускоряют химические реакции, а также создаем молекулы, которые могут собираться, образуя маленькие треугольные поры, которые мы можем собирать в мембраны, которые затем могут селективно фильтровать частицы», – говорит Шафмайстер.
«Тоже самое, что обычно делают белки – за исключением того, что мы можем контролировать форму молекул. И если вы контролируете форму, вы контролируете то, что они делают».
С точки зрения продления жизни технология ThirdLaw потенциально новаторская. Старение приводит к прогрессирующей потере эластичности и жёсткости тканей, суставов, хрящей, артерий, лёгких и кожи, – что вызвано межбелковыми сшивками в коллагене – глюкозопаном. Технология, которая могла бы расщеплять глюкозепан, потенциально позволила бы связанным белкам снова свободно перемещаться и предотвращала бы возрастную жёсткость тканей.
«Самым ясным применением спиролигомеров является разработка катализаторов, которые могут расщеплять сшивки глюкозепана, в целях разрушения конечных продуктов гликирования (AGE)», – говорит Шафмайстер. «Это чёткая цель, и я думаю, что она уникальна в том, что мы делаем. Мы могли бы сделать это в следующем году – это всего лишь вопрос ресурсов».
На данный момент основной задачей ThirdLaw является разработка искусственных антител, проект, на который он получил $7 миллионов от Министерства Обороны США.
«Они хотели технологии, которые могли бы заменить антитела, потому что антитела не так хороши», – говорит Шафмайстер. «Они хрупкие и распадаются, когда вы храните их при неправильной температуре, их трудно сделать, трудно контролировать их качество. Вот почему у нас на рынке существуют все эти тесты на антитела, которые дают ложные отрицательные результаты – белки денатурируют. Белки просто очень хрупкие, деликатные вещи».
Три года назад Шафмайстер сказал Министерству Обороны, что он может решить эту проблему и с тех пор работает над этим.
«То, во что это вылилось – это искусственная иммунная система, которая может быстро создавать иммунохроматические анализы методом бокового потока», – говорит он, описывая тесты, которые идут в пластиковых картриджах, аналогичные тесту на беременность, когда вы помещаете каплю крови на входной порт, добавляете немного жидкости и на них появляются красные линии, если есть положительные результаты.
«Вот чем я занимался до того как мы пострадали от пандемии, когда все действительно поняли, что я пытаюсь сделать», – говорит Шафмайстер. «Допустим, в декабре, когда мы узнали, что COVID существует, мы получаем часть живого вируса, а затем берем нашу большую библиотеку молекул, проверяем их на реакцию с COVID-19, выявляем те, которые связывают его, и затем мы быстро собираем эти тесты, которые дадут вам тест на наличие вируса. Всё в течение шести недель»
Финансирование в размере $7 миллионов позволит ThirdLaw около двух лет заниматься технологией, что Шафмайстер называет «реально жёстким графиком». В настоящее время его основной задачей является расширение химического состава – чтобы начать создание лестничных молекул на автоматизированных синтезаторах, очистить их, превратить в многомиллионные библиотеки и начать их скрининг на предмет биологических целей.
«Мы на 20 лет впереди всех, кто делает такие вещи, и их нелегко сделать», – говорит Шафмайстер. «Как будто у нас есть первыe транзисторы, и теперь мы начинаем строить интегральные схемы с ними. Я бы хотел стать Texas Instruments молекулярной нанотехнологии. Эти строительные блоки могут сделать это, и больше ничего не может – все прочие смотрят в неправильном направлении».
