DNA折纸用于测量抗体的最高效力

卡罗林斯卡学院和挪威奥斯陆大学的研究人员利用DNA折叠技术，证明了高密度抗原之间最精确的距离，从而与免疫系统中的抗体形成最强的结合。这项发表在《自然·纳米技术》杂志上的研究(“与纳米化抗原的结合主要取决于抗体的空间耐受性”)可能对癌症疫苗和免疫疗法的开发具有重要意义。

“尽管抗原的重复模式对某些免疫反应至关重要，但对于抗体如何结合并与分子的各种空间排列动态地相互作用还缺乏了解。”因此，我们引入了一种新的方法，即利用DNA折叠技术显示分子精确的纳米级抗原图谱，并将其固定在表面等离子体共振装置中。使用具有相同抗原结合域的抗体，我们发现所有被研究的亚种和同型都能在3到17纳米的距离上双价结合两个分离的抗原。

“这些抗体的结合亲和力随着抗原距离的变化而变化，对分离约16nm的抗原有明显的偏好，IgM和IgG以及低亲和力和高亲和力抗体在空间耐受性方面存在很大差异。”

在目前的研究中，研究人员检测了在不显著影响抗体同时结合两个分子的能力的情况下，抗原之间的距离和紧密程度。

“我们第一次能够准确测量抗原之间的距离，从而使不同抗体的两臂同时最佳结合。”大约16纳米的距离提供了最强的化学键，”领导这项研究的卡罗林斯卡学院医学生物化学和生物物理学教授Bjorn Hogberg博士说。

该研究还表明，免疫球蛋白M (IgM)，第一个参与感染的抗体，具有明显的更大的接触范围，即。与之前认为的不同，它具有结合两种抗原的能力。与感染后期产生的IgG抗体相比，IgM的作用范围也要大得多。

科学家们使用的这项技术是基于一种被称为DNA折纸的相对较新的技术，这种技术从2006年开始使用，允许使用DNA设计精确的纳米结构。然而，直到最近几年科学家才学会在生物研究中使用这种技术。本研究的应用是新开发的。

“通过将抗原放在这些DNA折叠结构上，我们可以制造抗原之间精确距离的表面，然后测量不同类型的抗体如何与它们结合。”现在我们可以衡量如何与几个抗原的抗体,以前是不可能的,”Hogberg说。他补充说,研究结果可用于更好地理解免疫反应,例如,B淋巴细胞为何如此有效地激活粒子显示疫苗,并设计更好的抗体免疫疗法治疗癌症。

这项研究是与奥斯陆大学和奥斯陆大学医院的Jan Terje Anderson博士领导的适应性免疫和稳态实验室密切合作进行的。

“我们研究抗体的结构和功能之间的关系。当我们设计新一代疫苗和抗体来为严重疾病量身定做治疗方案时，这种洞察力非常重要。长期以来，我们一直在寻找新的方法来帮助我们详细了解不同抗体是如何与抗原结合的。与比约恩·霍格伯格的合作打开了全新的大门。