Antikroppsbaserade läkemedel blir ofta för trögflytande för att kunna injiceras vid höga koncentrationer.
Kemi- och fysikforskare i Lund kan nu förklara varför detta sker – kunskap som på sikt kan leda till mer lättinjicerade läkemedel.
Antikroppsbaserade läkemedel används idag för att behandla cancer, autoimmuna sjukdomar och inflammatoriska tillstånd. För att kunna ges som en enkel spruta under huden måste de koncentreras – men då blir de ofta för tjocka för att hantera. Detta påverkar både tillgänglighet och patientkomfort.
I en ny studie visar forskarna, med hjälp av avancerade datorsimuleringar, att den ökade viskositeten – ett begrepp som beskriver hur lätt- eller trögflytande något är – beror på att antikroppar i koncentrerade lösningar bildar kortlivade, starkt laddningsstyrda strukturer. De tillfälliga sammansättningarna får lösningen att ”tjockna”.
– Vi blev överraskade över att modeller som tidigare fungerat för att beskriva strukturen i antikroppslösningar inte kunde förutsäga dynamiken. Det är tydligt att laddningarna spelar en avgörande roll för att förstå de verkliga egenskaperna, säger Fabrizio Camerin, kemiforskare vid Lunds universitet.
Till skillnad från förenklade modeller visar studien att man måste ta hänsyn till både den komplexa laddningsfördelningen hos antikropparna och de omgivande jonerna i lösningen för att korrekt kunna återskapa de experimentella resultaten.
Resultaten öppnar för nya sätt att redan i datorn förutsäga hur olika antikroppar kommer att bete sig vid hög koncentration. Detta kan ge läkemedelsutvecklare värdefull vägledning i att skapa preparat som förblir stabila och lätta att injicera.
– Genom att förstå mekanismen bakom trögflytande antikroppslösningar kan vi bidra till bättre behandlingsstrategier och ökad livskvalitet för patienter, säger Fabrizio Camerin.
Studien publiceras i den vetenskapliga tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS: ”Electrostatics and viscosity are strongly linked in concentrated antibody solutions”
FAKTA
Arbetet är resultatet av ett långvarigt samarbete mellan Emanuela Zaccarellis forskargrupp i Rom (CNR-ISC och Sapienza University) och forskargrupperna ledda av Anna Stradner och Peter Schurtenberger vid Avdelningen för fysikalisk kemi vid Lunds universitet. Projektet har också haft stor nytta av forskningsprogrammet ”Antibodies in Solution Research Program” vid LINXS Institute of Advanced Neutron and X-ray Science.
