Nová technologie inovuje vývoj aptamerů, syntetických alternativ protilátek

Vědci z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR (ÚOCHB) vyvinuli průlomovou technolo­gii pro efektivní vývoj aptamerů. Nová metoda propojuje několik biochemických a bioinformatických kroků a otevírá cestu k novým diagnostickým a terapeutickým aplikacím. Mezi ně patří například nositelné senzory schopné v reálném čase sledovat hladiny vybraných biomarkerů v těle a včas upozornit na blížící se zdravotní komplikace. Výsledky zveřejnil časopis Nature Communications.

Aptamery jsou krátké řetězce DNA nebo RNA, které dokážou velmi přesně rozeznat a navázat konkrétní cílovou molekulu. Podobně jako protilátky je lze využít k detekci nebo ovlivnění funkce těchto molekul. Na rozdíl od protilátek jsou však mnohem stabilnější, lze je vyrábět synteticky a přesně chemicky upravovat podle požadovaných vlastností. Díky tomu mohou získat vlastnosti, kterých nelze u protilátek dosáhnout.

S rostoucí poptávkou po přesných a rychlých diagnostických nástrojích jsou aptamery v mnoha případech vhodnější než samotné protilátky. Jejich vývojový proces je však experimentálně a časově náročný a vyžaduje experty z několika vědních oborů. Tým vědců z ÚOCHB vedený dr. Markem Ondrušem a prof. Michalem Hockem nyní vyvinul technologii, která celý vývojový proces výrazně zkracuje.

„Vývoj aptameru často připomíná hledání jehly v kupce sena. Ve směsi bilionů různých DNA sekvencí se snažíme najít jedinou, která se silně a specificky váže na cílovou molekulu. Náš nový přístup umožňuje nejdřív nalézt ‚aptamerové rodiny‘ – stovky sekvencí s jistou podobností a následně identifikovat člena rodiny, který vykazuje nejlepší experimentální vlastnosti. Tento prvek přispívá ke zkrácení vývoje z několika měsíců na dny,“ říká Marek Ondruš.

Výzkumníci zároveň rozšířili možnosti využití aptamerů. Jejich stavební bloky totiž chemicky upravují – připojují k nim nové funkční skupiny, které můžeme přirozeně najít například v aminokyselinách. Takto vzniklé molekuly kombinují výhody DNA i protilátek: pořadí jednotlivých stavebních bloků je dané pořadím písmen v DNA a díky rozmanitosti připojených chemických modifikací se výrazně rozšiřují možnosti aptameru rozpoznávat biologicky významné cíle a napodobovat interakce typické pro proteiny, které jsou základem mnoha biologických procesů.

Potenciál nové metody ukázali vědci na lidském inzulinovém receptoru, klíčovém proteinu zapojeném do regulace hladiny cukru v krvi. Vyvinuli aptamer, který se na receptor specificky váže, a pomocí kryoelektronové mikroskopie detailně popsali molekulární mechanismus vzájemné vazby. „Ukázali jsme, že chemicky zavedené funkční skupiny mají zásadní význam nejen pro rozpoznání a vytvoření komplexu aptameru s proteinem, ale také pro stabilizaci samotné struktury DNA aptameru. Naše výsledky poskytují nový pohled na to, jak lze pomocí chemicky upravených nukleových kyselin napodobovat vlastnosti proteinů,“ shrnuje Marek Ondruš.

Technologie by v budoucnu mohla doplnit nebo v některých aplikacích dokonce nahradit diagnostické nástroje založené na protilátkách. Výzkumníci spolupracují na dalším rozvoji technologie se společností IOCB Tech, která pomáhá přetavit objevy z ÚOCHB do praxe.

Původní článek: Franco-Urquijo, P. A., Ondruš, M., Kurfürst, J., Škerlová, A., Selicharová, I., Mužíková Čechová, L., Šváchová, H., Semerádtová, A., Filimoněnko, A., Fejfarová, A., Homola, J., Kouba, T., Hocek, M. Expedient single-round selection of hyper-modified aptamer targeting insulin receptor from over-represented dually nucleobase-modified DNA libraries. Nat Commun (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-73676-y

Kontakt:

Tereza Mašínová
tisková mluvčí ÚOCHB
tereza.masinova@uochb.cas.cz

Přečtěte si také

• Candáti se po nočním lovu vracejí domů s překvapivou přesností
• Kongres bohemistiky přivede do Prahy odborníky z celého světa
• Orchideje, které dobývají svět. Tajemství jejich invazního úspěchu odhaleno
• Kaprálová se před 80 lety stala členkou České akademie věd a umění in memoriam
• Kočky divoké nosí GPS obojky. Vědci sledují návrat vzácné šelmy
• BIOCEV slaví 10 let. Pomáhá s vývojem nových léků i vzděláváním studentů
• Férovým leadershipem ke kvalitní vědě
• Klíčové přístroje pro novou kosmickou misi ESA budou vyvíjet čeští vědci
• Viry proti bakteriím. Vědci hledají šetrnější ochranu rajčat
• Český vědec předal Národnímu muzeu unikátní sbírku 780 savců z Nové Guineje.