Marknaden för proteinbaserade läkemedel, de så kallade biologiska läkemedlen, är idag en industri som omsätter miljarder. Ett vanligt sätt att utveckla dessa läkemedel på är med hjälp av monoklonala antikroppar då de kan binda till sitt mål med hög specificitet. Däremot begränsas denna teknik av en lång och dyr produktion som dessutom kräver däggdjursbaserade uttrycksystem. En alternativ teknik till de monoklonala antikropparna är att använda små proteiner som enkelt kan produceras i bakterier till en låg kostnad. Dock begränsas denna metod av de små proteinernas korta cirkuleringstid i blodet. I ett tidigare projekt, har ett litet protein vid namnet ABDderived affinity ProTein (ADAPT) på cirka 7 kDa, utvecklats för att kunna binda till både humant serumalbumin (HSA) för att förlänga cirkulationstiden i blodet och Interleukin 17c (IL17c) som är ett pro-inflammatorisk cytokin. Studien visade dock att ADAPT proteinet inte samtidigt kunde binda till de båda molekylerna tillräckligt effektivt. Syftet med denna uppsats är därför att undersöka om det nämnda proteinet kan optimeras genom så kallad multimering och/eller manipulering av bindningssätet för HSA i syfte att åstadkomma en effektiv och mer långvarig cirkulationstid i blodet samtidigt som det binder sig till sitt mål, IL17c. Tio nya versioner av ADAPT proteinet har utvecklats genom att klona och transformera proteiner till en högt producerande Escherichia coli (E. coli) stam. Proteinerna har sedan producerats och renats fram. Det kunde observeras att proteinerna hade den önskade renheten för att kunna karaktäriseras. Vidare var det möjligt att se att proteinerna hade sin önskade molekylvikt och erhöll sin förväntade struktur som en alfahelix. Proteinernas smältpunkter hade förbättrats eller var liknande jämfört med det ursprungliga proteinet. Dessutom kunde alla proteiner återgå till sin ursprungliga struktur efter upphettning. Utvärderingen av proteinernas bindningskapacitet, med original proteinet som referens, visade på en ökad affinitet till sitt mål, IL17c, för två dimerer och trimeren samt en jämförbar affinitet för två av monomererna med ett manipulerat bindingssäte till HSA. Interaktion till HSA var jämförbar med den ursprungliga ADAPT molekylen för alla nya varianter förutom monomererna med ett manipulerat bindingssäte och dimeren med två manipulerat bindingssäten till HSA. Evaluering av de nya proteinernas kapacitet att binda samtidigt till HSA och IL17c visade att det var gynnsamt med en dimereiserad molekyl då det skapade en distans mellan molekylerna och dess bindningssäten. Vidare kunde det också visas att ordningen som molekylerna interagerade med varandra påverkade proteinernas simultana bindning. / The market for protein-based drugs, or the so-called biopharmaceuticals, is a multibillion-dollar industry today. In the development of protein-based drugs it is common to use monoclonal antibodies (mAbs) due to their ability to bind to its target with high specificity. However, therapeutical development of mAbs is limited by its long and expensive production in mammalian expression system. An alternative to mAbs are the so-called alternative scaffolds which are small proteins that can be produced in bacteria at lower costs. Although a drawback with the latter proteins is their short serum half-life. A small scaffold protein, ABD-Derived Affinity ProTein (ADAPT) of approximate 7 kDa was earlier engineered to obtain bispecific affinity, to Human Serum Albumin (HSA), to extend its half-life, as well as to the pro-inflammatory cytokine, Interleukin 17c (IL17c). Unfortunately, it was shown that the simultaneous binding was not efficient enough for its desired purpose. The aim with this project was therefore to investigate if the previous mentioned binder could be optimized by multimerization and/or manipulation of the HSA binding site for an efficient half-life extension. By generating ten new designs of the ADAPT variants, it was observed that the new variants had stable alpha helical structures and an improved or similar melting temperature as the original variant. The evaluation of the target binding displayed an improved affinity to the target, IL17c, for two of the dimeric versions as well as for the trimer and a comparable affinity for two of the monomers with a manipulated HAS binding site. The interaction to HSA was comparable to the original ADAPT for all binders except from the monomers with impaired HSA binding and the dimer with two impaired HSA binding sites. The evaluation of the simultaneous binding showed that it was favored by dimerization when a distance between the two molecule and their binding surfaces was added. Moreover, it could also be seen that the order of binding events had an impact on the simultaneous binding.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-314521 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Bergström, Ebba |
| Publisher | KTH, Proteinvetenskap |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-CBH-GRU ; 2022:195 |
Page generated in 0.0016 seconds