杜克大学衍生公司 CasTag BioSciences 在 NCBiotech 的推动下构建了更好的蛋白质陷阱
发布日期：达勒姆 – 生命科学家喜欢抗体，不仅因为这些小蛋白质有助于保护我们所有人免受病原体侵害，而且因为抗体也是一种非常方便的实验室工具，用于识别和标记他们研究中感兴趣的蛋白质。
当你试图找到非常小的东西时，你需要一个很小的标志来标记它。那是一种抗体。
与大多数生命科学研究人员一样，杜克大学细胞生物学系主任斯科特·索德林（Scott Soderling）一直依赖定制抗体，这是由数百个不同供应实验室定制的分子，帮助科学家在细胞培养物和活体生物体中发现和标记特定蛋白质。
“但是有一个问题，”他在纳纳林杜克办公室附近的小会议室里解释道。 “市场上百分之五十的抗体都是垃圾。它们并不具体。它们可能会束缚你认为它们束缚的东西，但随后它们会束缚你不知道的其他东西，或者它们甚至根本不束缚你想要束缚的东西。”
更糟糕的是，一批定制抗体可能与上一批不同。 “假设你有一种完美的抗体，它可以准确地结合你想要的东西，而不是其他东西。然后你订购了下一批，发现不同的动物有不同的准备，然后你又回到了原点。这不起作用。”
“人们认为，这些不好的抗体导致了很大一部分不可重复的结果，”索德林说。 “所以这需要金钱、时间和信誉。这对科学界、学术界和工业界来说都是一个巨大的问题。”他说，部分原因在于定制抗体制造技术可以追溯到 20 世纪 70 年代。
但索德林已经成立了一家杜克大学衍生公司，他希望能够解决可靠性问题。 CasTag BioSciences 基于他的实验室开发的一项技术，该技术使用基因组编辑工具 CRISPR 以全新的方式标记感兴趣的蛋白质。
索德林研究的一大重点是识别大脑突触中的蛋白质，突触是神经细胞之间传输和接收信号的微小间隙。所有这些信号传导均由特定蛋白质调节。但是，在非常小的空间内识别突触中的所有这些蛋白质并解释它们对细胞所说的话是一个巨大的问题。抗体是一个关键工具，但这项工作令人沮丧且缓慢，部分原因是使用定制抗体很困难。
大约三年前，随着称为 CRISPR 的新基因编辑技术的消息传播开来，Soderling 和他的团队想看看它是否可以为他们提供更好的方法来标记和可视化他们在微小的基因组中检测到的数百甚至数千种蛋白质。神经元之间的突触。
“我们认为 CRISPR 可能是一个非常神奇的工具，可以解决试图识别和标记这数百种蛋白质的紧迫问题，”Soderling 说。 “我们开发的是一种新的模块化方法，基本上可以解决标签问题并彻底解决它。”
他们使用 CRISPR 将短序列编辑到基因中，以便其产生的每个蛋白质都带有他们创建的标签，该标签可以通过已知的、可靠的和充分表征的抗体来检测，而不是通过在黑暗中进行的定制抗体来检测。抗体。
“这些抗体识别一小段氨基酸序列，”索德林解释道。 “因此，我们只需提取编码这些氨基酸的 DNA（手柄），然后将手柄直接放入体内或细胞中的基因中，”Soderling 说。
概念验证实验在小鼠大脑中产生了漂亮的蛋白质标记后，索德林看着图像说：“好吧，它很大。”
事实上，他们将自己的新系统称为 HiUGE（同源无关通用基因组工程），而且它可能确实非常庞大。
他们开始将其称为即插即用生物学，因为只需几个标签，他们就可以定位数百种未知蛋白质，甚至可以同时将多个标签放入一个基因中。索德林说，该系统是模块化的且易于使用，这将使半自动化、高通量的蛋白质标记方法成为可能。
打个比方，想象一下天黑后，一名送货卡车司机在倾盆大雨中缓慢地沿着街区寻找 2345 号门牌。Soderling 和他的团队所做的就是在每栋 2345 号门牌上贴上一个明亮的标志，上面写着“嘿 UPS！这边！”
HiUGE 系统由一对作为团队工作的腺相关病毒传递到培养皿中或生物体中的活细胞。一种病毒携带向导 RNA，它将标记 CRISPR 切割 DNA 并插入新代码片段的位置。第二种腺相关病毒携带“有效负载”，这是他们设计的一个或多个标签，现在将被构建到该基因随后产生的每个蛋白质中。
这些载体，包括合成的指导RNA和HiUGE标签，是不可知的，或者顾名思义是“同源无关的”。他们不在乎他们周围有什么基因。 “我们设计了这种引导 RNA，使其无法识别小鼠、人类、猴子、猫或驴基因组中的任何内容，”Soderling 说。
这是探索未知事物的聪明方法。
这种方法不仅推进了他们自己的工作，索德林开始意识到，一种快速、灵活、更准确的蛋白质标记方法也可能是一个商机。经过一番研究，他发现定制抗体是一个价值 $24 亿的市场——同样，产品的效果只有一半的时间。
他联系了杜克大学许可与风险投资办公室 (OLV)，开始专利申请流程并获取一些关于创办公司的建议。 “然后我必须找到一种经营业务的方法，因为我已经有了一份很棒的日常工作。”事实上，大约在同一时间，他也刚刚被任命为细胞生物学系主任。
在 OLV 的推荐下，索德林参观了北卡罗来纳州生物实验室，这是位于达勒姆市中心切斯特菲尔德大厦的一个共享工作空间，该工作空间按月租赁单独的湿实验室长凳，并提供初创公司所需的所有基本设备，包括制冷、基因设备等。 -复制 PCR 机、离心机等。他向 Biolabs 提出了自己的想法，并四处考察。
第二天，BioLabs NC 总裁埃德·菲尔德 (Ed Field) 打电话给索德林，询问他是否需要一些运营业务的帮助。 Field 是一位创业老手，现任 CasTag 的首席执行官。该公司已通过北卡罗来纳州生物技术中心的贷款筹集了足够的资金，聘请了福卡商学院的一名应届毕业生作为业务开发主管，并聘请了一名前博士后，在索德林在该行业寻找工作的同时兼职运营实验室。 。
“我们有一个网站。我们有订单。我们有客户了。它已经启动并正在运行。”索德林说道，声音中带着一丝惊奇。他在会议上关于 HiUGE 的演讲以及 2019 年 7 月 1 日发表在 Neuron 上的论文引起了一些关注。随后，这篇论文被重新发表为该杂志的“2018-2019 年最佳论文”之一，引起了更多关注。
现在他们也有了新产品的想法。 “我希望这将扩大并变得比仅仅标记蛋白质更大，”索德林说。
“你知道，北卡罗来纳州当时是一个制造业州，”说话轻声细语的田纳西州人索德林说道。 “我希望有一天醒来，开车去达勒姆市中心，看到一个以前的制造仓库之一，人们正在制造这些试剂并运往世界各地。这就是梦想。”
(c) 北卡罗来纳州生物技术中心
原文来源： WRAL 技术线