Uma nova ferramenta da Imperial and Molecular Dimensions pode ajudar biólogos a descobrir rapidamente informações valiosas sobre as proteínas encontradas nas membranas celulares.
A Imperial está trabalhando com a empresa para comercializar um teste de alto rendimento que ajudará os cientistas a adquirir conhecimento fundamental sobre proteínas integrais de membrana – componentes de células vivas que são alvos de 60% dos medicamentos prescritos.
O professor Byrne e sua equipe criaram uma tela para identificar rapidamente quais lipídios restaurarão a estabilidade e a função de uma proteína de membrana.
A Molecular Dimensions, uma empresa britânica da Calibre Scientific que fornece ferramentas e recursos para biólogos estruturais em todo o mundo, se baseará em uma invenção da Professora Bernadette Byrne e colegas do Departamento de Ciências Biológicas do Imperial College.
A empresa planeja transformá-lo em um produto comercial que pode transformar uma área importante da pesquisa biológica e gerar insights que podem ser traduzidos em novos medicamentos.
O papel crucial das proteínas de membrana
Cada célula biológica é envolvida por uma membrana feita de moléculas lipídicas e proteínas integrais. A membrana funciona como uma barreira que separa seletivamente a célula de seu ambiente externo, e as proteínas desempenham papéis importantes na transferência de nutrientes e informações químicas para dentro da célula, e resíduos e toxinas para fora dela.
Muitos medicamentos prescritos, quer estejam tratando hipertensão, depressão ou doenças infecciosas, funcionam alterando ou explorando como as proteínas integrais da membrana funcionam. A pesquisa básica sobre as proteínas é, portanto, altamente valiosa para identificar novos alvos de medicamentos e permitir o desenvolvimento de medicamentos que melhoram a vida.
Muitos medicamentos prescritos funcionam alterando ou explorando como as proteínas integrais da membrana funcionam. A pesquisa sobre as proteínas é, portanto, valiosa para identificar alvos de medicamentos.
Um desafio fundamental na pesquisa de proteínas integrais de membrana assume a forma de um Catch-22. “Para entender exatamente como uma proteína de membrana funciona, você tem que tirá-la da membrana e fazer uma imagem dela usando técnicas como cristalografia de raios X”, explica o professor Byrne. “Mas, ao fazer isso, você interrompe interações importantes entre a membrana e a proteína de membrana que você está tentando estudar.”
Essas interações podem ser restauradas adicionando as proteínas de volta aos lipídios, mas não é fácil dizer quais lipídios de membrana, que às vezes trabalham juntos em combinações complexas, estão envolvidos na interação com uma proteína. A pesquisa pode, portanto, ser um processo de tentativa e erro que consome recursos e tempo.
Transformando a pesquisa básica
Para atender à necessidade de uma maneira mais eficiente de pesquisar proteínas integrais de membrana, a Professora Byrne e sua equipe criaram uma triagem de baixo custo e alto rendimento que pode identificar rapidamente quais lipídios restaurarão melhor a estabilidade e a função de uma determinada proteína de membrana.
Sua invenção se baseou nos insights duramente conquistados pela equipe sobre interações entre proteínas e lipídios. “Nós projetamos a tela usando conhecimento que adquirimos ao longo de anos de nossa própria pesquisa, que mostrou, por exemplo, que algumas proteínas interagem especificamente com o lipídio PE [phosphatidylethanolamine] e outros com colesterol”, disse o professor Byrne.
“Esta nova tela é altamente inovadora e será uma ótima adição à caixa de ferramentas para todos os pesquisadores de proteínas de membrana. A Molecular Dimensions tem orgulho de trabalhar com Bernadette e sua equipe.” Dr. Simon Tanley Calibre Scientific
“Também vasculhamos a literatura em busca de exemplos de análise de proteínas de membrana e nos baseamos em pesquisas de outras equipes. Também pensamos em combinações de lipídios, porque sabemos que, em alguns casos, uma proteína precisa de múltiplos lipídios para estabilidade e, às vezes, função também.”
Tendo desenvolvido a tela, o Professor Byrne colaborou com a Molecular Dimensions para ajustá-la e validá-la. Após um acordo comercial com a Imperial, a empresa agora usará suas capacidades comerciais para prototipar, testar e fabricar a tela como um produto comercial antes de comercializá-la e distribuí-la.
A Molecular Dimensions espera que o teste encontre clientes entre universidades e empresas farmacêuticas ao redor do mundo e ajude a acelerar significativamente a pesquisa.
“Esta nova tela é altamente inovadora e será uma ótima adição à caixa de ferramentas de todos os pesquisadores de proteínas de membrana. A Molecular Dimensions tem orgulho de trabalhar com Bernadette e sua equipe para tornar sua visão uma realidade”, Dr. Simon Tanley, líder científico do Reino Unido na Calibre Scientific, sede em Sheffield.
“Explorar interações proteína-lipídio de membrana tem sido incrivelmente desafiador até o momento. Espero que esta tela forneça novos insights sobre como os complexos proteína-lipídio funcionam em um nível molecular e abra novos caminhos de pesquisa para muitos grupos”, disse o professor Byrne.
Apoiando o impacto da pesquisa no Imperial
A iniciativa da Professora Byrne e sua equipe de transformar seus insights em uma tecnologia validada foi apoiada por uma Impact Acceleration Account, um programa de financiamento do UKRI que oferece financiamento a pesquisadores que buscam desenvolver inovações práticas com base em suas pesquisas. A Professora Byrne e seus colegas também receberam apoio da Imperial Enterprise para comercializar a pesquisa e colaborar com a Molecular Dimensions.
O Dr. Simon Hepworth, codiretor de Enterprise (Comercialização), disse: “A combinação da invenção do Professor Byrne e a expertise comercial da Molecular Dimensions não só acelerará pesquisas básicas valiosas, mas também poderá abrir uma gama de novas possibilidades no desenvolvimento de medicamentos para o benefício do setor de saúde e, em última análise, dos pacientes.”
A Dra. Mei Chong, Executiva de Parcerias Industriais e Comercialização (Ciências Naturais), disse: “Com o novo conjunto de ferramentas amplamente disponível, pesquisadores do mundo todo terão acesso à tecnologia de ponta que aprimora seu trabalho com proteínas de membrana.”
A comercialização na Imperial é facilitada pela Imperial Enterprise, uma equipe que ajuda empresas a acessar as descobertas e a expertise da universidade, e dá suporte à equipe acadêmica e de pesquisa para transformar expertise em soluções do mundo real. A equipe recebe consultas de empresas, funcionários e alunos da Imperial.
Ilustração no topo: Receptor para produtos finais de glicação avançada (RAGE) embutido em uma membrana celular. Juan Gartner/Science Photo Library via Getty Images.