A high throughput pipeline to select renewable recombinant polyclonal antibodies
Prosjekt
- Prosjektnummer
- 2013128
- Ansvarlig person
- Fridtjof Lund-Johansen
- Institusjon
- Oslo universitets-sykehus HF
- Prosjektkategori
- Insentiver
- Helsekategori
- Generic Health Relevance
- Forskningsaktivitet
- 4. Detection and Diagnosis
Rapporter
Antistoffer brukes i stor utstrekning for å studere proteiner. De fleste lages ved å vaksinere dyr med f.eks. humane proteiner eller proteinfragmenter kalt peptider. Velkjente eksempler på diagnostisk bruk er graviditetstesten og testen for proteinet CRP som skilles ut i blodet når man har en bakterieinfeksjon. Det er strenge regler for diagnostiske tester, og antistoffene som brukes i er er som regel nøye utprøvd. Situasjonen for antistoffer som brukes i forskningsøyemed er en helt annen. Det mer enn en million produkter på markedet, og ingen systematisk kvalitetskontroll. I de siste årene har tidsskriftet Nature, som er blant verdens viktigste forskningstidsskrift, skrevet en rekke artikler om problemene som oppstår fordi forskere bruker dårlige antistoffer i sitt eksperimentelle arbeid (DOI referanser: 10.1038/nmeth.2570, 10.2146/ajhp070364, 10.1038/521274a, 10.1038/527545a) . Man har beregnet at det hvert år kastes bort flere milliarder kroner ved at forskningsmidler brukes til å kjøpe dårlige antistoffer og gjøre mislykkede eksperimenter med disse (DOI 10.2146/ajhp070364). Det er også sannsynlig at antistoffer har en vesentlig del av skylden for at over halvparten av publiserte forskningsresultater ikke kan reproduseres. I et forsøk på å rette på dette, bestemte forskningsmyndigheter i EU og USA seg for å gjøre to store prosjekter som har som formål å lage nye og bedre metoder for å produsere antistoffer. Prosjektet det rapporteres for her er del av det amerikanske initiativet som fikk navnet "Protein Capture" (https://commonfund.nih.gov/proteincapture/index). Vår oppgave her i Oslo var å bidra med ny teknologi som gjør det mulig å teste flere tusen antistoffer samtidig. Teknologien er funnet opp av prosjektleder og publisert for første gang i 2009 (DOI: 10.1074/mcp.M800171-MCP200). Den er unik i verdenssammenheng og nevnes nå stadig oftere som en mulig løsning på problemene man har med dårlige antistoffer i tidsskrift som Nature og The Scientist (10.2146/ajhp070364, 10.1038/521274a, 10.1038/527545a, http://www.the-scientist.com/?articles.view/articleNo/45108/title/Exercises-for-Your-Abs/) . I prosjektperioden ble den brukt til å teste antistoffer fra ett av laboratoriene i Protein Capture. Resultatene ble publisert i tidsskriftet mAbs (10.4161/19420862.2015.989047), og Andrew Bradbury som ledet det amerikanske laboratoriet skrev i etterkant en viewpoint artikkel i Nature (10.2146/ajhp070364). Bradbury har nylig sendt en ny søknad om forskningsmilder til NIH, og vårt laboratorium i Oslo står som prosjektdeltagere. Resultater er også presentert på et møte i London i 2014 der industrien som produserer antistoffer diskuterte løsninger på problemer med kvalitetskontroll. Foredraget er publisert på YouTube (https://www.youtube.com/watch?v=-unaiyl0DSY). Vi har inngått samarbeid med det amerikanske instituttet Global Biological Standards Institute, og sammen planlegger vi et nytt møte i California i 2016 (http://www.gbsi.org/work/antibodies/)
Finansiering fra HSØ har gjort det mulig for oss å delta i det amerikanske prosjektet, og ikke minst bidratt vesentlig til at vi har kunnet videreutvikle teknologien. Dette er en type langsiktig basalforskning som det ofte er vanskelig å få finansiering til. Vi takker for støtten!
Artikler publisert i Nature viser at mindre enn halvparten av biomedisinsk forskning kan reproduseres. Dette må kunne sies å være et enormt og fundamentalt problem. Dårlig kvalitetskontroll av antistoffer som forskere bruker for å måle proteiner har fått en stor del av skylden. Vår teknologi er en game changer fordi det nå er mulig å teste flere tusen antistoffer samtidig istedet for å teste ett produkt av gangen. Implikasjonene er enorme.
Antistoffer brukes i utstrakt grad i forskning og diagnostikk for å påvise og måle nivåer av proteiner. De som brukes i dag er produsert ved å immunisere dyr. Kvaliteten varierer, og i mange tilfelle er reagensene ikke fornybare. Målet med dette prosjektet er å komme frem til ny teknologi basert på bruk av genteknologi.Prosjektet er del av en større satsing fra National Institutes of Health (NIH) i USA for å løse et viktig problem i bio-medisinsk forskning. Hvert år bruker forskningslaboratorier verden over mellom 1 og 2 milliarder dollar på innkjøp av antistoffer til bruk i forskning. Disse produktene er ikke standardiserte. En stor industri produserer et utall alternative produkter som i prinsippet skal fungere likt, men det er velkjent at det er stor variasjon i kvalitet. Man har regnet ut at NIH alene bruker ca 700 millioner dollar årlig på antistoffer som ikke fungerer. I tillegg kommer kostnadene forbundet med den tid forskere bruker på mislykkede eksperimenter. NIH har startet et prosjekt der fem teknologimiljøer arbeider for å komme frem til bedre måter å produsere antistoffer på. Fire av disse baserer seg på genteknologiske metoder der man ikke immuniserer dyr, men bruker ulike typer "kunstig" fremstilte proteiner som produseres i bakterier eller gjærsopp. Vårt bidrag i prosjektet er å utvikle bedre metoder for å teste kvalitet av antistoffene. Vi har utviklet metoder der flere tusen antistoffer kan testes samtidig. Vi har også data fra eksperimenter der store antall kommersielt tilgjengelige antistoffer er testet. Dette utgjør en svært nyttig referanse for de nye reagensene som blir produsert i forbindelse med dette prosjektet. Vi har testet en rekke antistoffer fra vårt samarbeidslaboratorium ved Los Alamos i New Mexico samt andre grupper som er involvert i det samme hovedprosjektet. Så langt viser resultatene at flesteparten av de nye antistoffene enda ikke har den kvalitet som trengs for å konkurrere med dagens antistoffer. Noen ble likevel funnet å være svært gode, og resultatene er publisert i et spesialtidsskrift for antistoffer. I tillegg har konsortiet nylig publisert en felles kommentarartikkel i Nature, der man forklarer behovet for videre arbeid i feltet. Begge artiklene er publisert i 2015 (pmid: 25530082 , og 25652980 )
Antistoffer brukes i utstrakt grad for å påvise proteiner i biologisk materiale. Idag produseres de ved å vaksinere dyr. Dette er en kostbar og tidkrevende prosess.Prosjektet er del av en større innsats fra National Institutes of Health i USA. Formålet til det såkalte Protein Capture initiativet er å utvikle teknologi som gjør det mulig å lage antistoffer mot alle humane proteiner. I dag lages antistoffer ved å vaksinere dyr. Dette er kostbart og tidkrevende. Metodikken som prøves ut her er basert på genteknologi. Gener som koder for humane antistoffer er isolert fra immunceller i blodet fra friske invidider. Disse er behandlet på en måte som etterlikner den prosesses som skjer under immunresponser. I prinsippet kan man lage antistoffer mot " hva som helst". Vår oppgave er å utvikle teknologi for å teste det store antallet man er nødt til å lage for å dekke alle humane proteiner. Vanlig brukte metoder som western blotting og immun-fluorescens er beregnet på at ett antistoff brukes om gangen. Vi har utviklet teknologi som gjør det mulig å teste flere tusen parallelt. I tillegg har vi utviklet teknologi for å raskt idenfisere alle proteiner som bindes av et bestemt antistoff. Dette er viktig fordi disse reagensene ofte reagerer med andre proteiner enn de som de er laget mot. Slik kryss-reaksjon er et vesentlig problem. Med vår teknologi kan man raskt finne de som er mest spesifikke. I tillegg får man informasjon om hvilke proteiner antistoffet kryssreagerer med. Når man har denne informasjonen er resultater man får med antistoffene langt lettere å tolke. Vi har i løpet av dette året testet flere tusen kommersielt tilgjengelige antistoffer. Dette gir oss det nødvendige grunnlaget for å bedømme kvalteten på de nye reagensene som lages i dette prosjektet. I tillegg har vi testet ca 30 antistoffer som er produsert av våre samarbeidspartnere i Los Alamos. Resutatene er svært lovende, selv om det fortsatt er et stykke igjen før man kan erstatte dagens metoder for å produsere antistoffer.
Vitenskapelige artikler
Bradbury A, Plückthun A
Reproducibility: Standardize antibodies used in research.
Nature 2015 Feb 5;518(7537):27-9.
PMID: 25652980
Ferrara F, D’Angelo S, Gaiotto T, Naranjo L, Tian H, Graslund S, Dobrovetsky E, Hraber P, Lund-Johansen F, Saragozza S, Sblattero D, Kiss C, Bradbury A
Recombinant renewable polyclonal antibodies
2015
Deltagere
- Adi Mehta Postdoktorstipendiat
- Krzysztof Sikorski Postdoktorstipendiat
- Fridtjof Lund-Johansen Prosjektleder
- Andrew Bradbury Prosjektleder
- Weiwei Wu Doktorgradsstipendiat
eRapport er utarbeidet av Sølvi Lerfald og Reidar Thorstensen, Regionalt kompetansesenter for klinisk forskning, Helse Vest RHF, og videreutvikles av de fire RHF-ene i fellesskap, med støtte fra Helse Vest IKT
Alle henvendelser rettes til eRapport