Synthetische Superantikörper
Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ziel des interdisziplinären Forschungsvorhaben „Synthetische Superantikörper“ ist die Übertragung der spezifischen biomolekularen Erkennung und Bindung in vollsynthetische Strukturen. Vorbild und Grundlage dieses Forschungprojektes sind Antikörper, deren Antigenbindungsstelle durch eine spezifische räumliche Anordnung hypervariabler Peptidschleifen charakterisiert ist. Diese verleihen der Oberfläche der Bindungsstelle, dem Paratop, eine zum Antigen komplementäre, hochspezifische Struktur und Bindungseigenschaft. Um solche Bindungsstellen modellhaft synthetisch nachzubilden, wurde im Forschungsvorhaben die genetische Information zu den Peptidschleifen von den ausgewählten anti-Lysozym Antikörpern HyHEL-5, HyHEL-10 und D11.15 in Abfolgen kurzer, synthetischer hergestellter Peptidsequenzen übersetzt. Aus den resultierenden Peptidbibliotheken wurden Peptid-Arrays hergestellt und mit dem Antigen Lysozym beprobt. Auf diese Weise ließen sich „Kandidatenpeptide“ aus der Bibliothek identifizieren, die das Antigen mit messbarer Affinität binden. Der Vergleich dieser experimentell ermittelten Peptidbinder mit kristallographischen Daten zeigte ein hohes Maß an Übereinstimmung. Die experimentell bestimmten Peptidbinder beinhalteten immer einen signifikanten Teil oder sogar alle derjenigen Aminosäuren, die nach der Röntgenstrukturanalyse die Kontaktpunkte mit dem Antigen herstellen. In der nächsten Phase wurde von den initialen Kandidatenpeptiden eine engere Auswahl von 27 Sequenzen getroffen. Diese wurden als lösliche Peptide synthetisiert und mit Hilfe eines Oberflächenplasmonresonanz-Biosensors einer detaillierten Affinitätscharakterisierung unterzogen. Dabei zeigte sich, dass die Bindungseigenschaften der Peptide durch eine relativ schnelle Assoziation und Dissoziation gekennzeichnet sind. Die Gleichgewichtsdissoziationskonstanten lagen in der Regel im höheren mikromolaren bis niedrigen millimolaren Konzentrationsbereich. Auf Grundlage der Affinitätsuntersuchungen wurden aus den verschiedenen Peptidschleifen jedes der drei Modellantikörper der jeweils beste Peptidbinder isoliert und in der Folge mit N-terminalem Polyethylenglycolspacer sowie einer polymerisierbaren Acrylsäurefunktion re-synthetisiert. Diese werden im nächsten Arbeitspaket für das selbstorganisierende Templatverfahren (molecular imprinting) zur Herstellung der vollsynthetische Abbildung eines Immunglo-bulinrezeptors eingesetzt.
