バース大学の科学者は、研究者がよりクリーンで、より環境に優しく、よりコスト効率の高い方法で新しい薬物治療を開発できるように、自然からインスピレーションを得た新しいツールを開発しました。薬物治療は多くの場合、病気に関与するタンパク質に結合し、その機能を阻害することで機能します。この処置により症状を軽減したり、病気を直接治療したりできます。
従来の小分子薬はタンパク質間の相互作用を破壊することが難しいことが多く、製薬業界は「ペプチド」と呼ばれる小さなタンパク質の使用を模索しています。これらのペプチドは同様に機能し、これらの相互作用をブロックするためのより効果的な方法を提供する可能性があります。
しかし、ペプチドやタンパク質は、三次元構造が崩れる可能性があり、高温に敏感で、刺激的だが困難な創薬標的が多数存在するヒトの細胞に侵入するのが難しいため、良い薬を作らないことがよくあります。
現在、バース大学の科学者たちは、この問題を回避する方法を開発しました。通常、タンパク質とペプチド鎖には開始点と終点があります。これらの緩い端を結合することにより、非常に硬い「リング状」のタンパク質とペプチド鎖を作成することができ、これにより耐熱性と化学的安定性が向上し、より容易に細胞に侵入できるようになります。
彼らは、熱帯地方に生える小さな紫色の花、オルデンランディア・アフィニスからOaAEP1と呼ばれる酵素を抽出し、改変して細菌細胞に導入した。これらの細菌培養物は、増殖するにつれて大量のタンパク質を生成し、同時に 2 つの末端を 1 ステップで接続します。
植物はこのプロセスを自然に完了できますが、時間がかかり、収量も低くなります。あるいは、酵素を単離し、試験管内で複数の試薬を混合することによって環化を化学的に行うこともできますが、これには複数のステップが必要であり、有毒な化学溶媒が使用されます。プロセス全体をバクテリアシステムに置くと、収量が増加し、より持続可能な生体に優しい試薬が使用され、必要なステップが少なくなります。したがって、この方法はより簡単で安価です。
このアプローチを実証するために、科学者らは細菌の OaAEP1 テクノロジーを DHFR と呼ばれるタンパク質に適用し、その頭端と尾端を結合することで正常な機能を維持しながら温度変化に対する耐性が高まることを発見しました。
バース大学生命科学部のジョディ・メイソン教授は、「タンパク質やペプチドは熱に非常に弱いことが多いが、環化により強度が増す。アルデンランダー植物は、捕食者を阻止する防御機構の一環として自然に環状タンパク質を作る。そこで我々は、OaAEP1を操作し、既存の細菌性タンパク質生産技術と組み合わせて、この花のスーパーパワーを活用し、創薬産業を助ける非常に強力なツールを開発した。」と述べた。
バース大学生命科学部の准研究員であるサイモン・タン博士は、「タンパク質とペプチドは非常に有望な薬剤候補だが、新しい治療法を開発する際の重要なボトルネックは、天文学的なコストをかけずに患者が使用できる量のタンパク質とペプチドをどのように生産するかということだ。私たちの新しいプロセスはバクテリアにすべての仕事をさせるので、より少ないステップとより簡単な操作でよりクリーンで環境に優しい。私たちは製薬分野だけでなく、この技術の潜在的な応用に非常に興奮している」と語った。業界だけでなく、食品業界、洗剤業界、バイオテクノロジー、バイオエネルギー生産などの他の業界でも同様です。」