Вильчек, Меир

Аффинная хроматография — это метод разделения биохимических смесей. Он основан на высокоспецифичном биологическом взаимодействии, например, между антигеном и антителом, ферментом и субстратом или рецептором и лигандом. Впоследствии метод был адаптирован для множества других методов. Специфические применения аффинной хроматографии включают аффинность антител, иммобилизованную металл-ионную аффинную хроматографию и очистку рекомбинантных белков. Для очистки белки метят, например, с помощью His-меток или GST-меток (глутатион-S-трансфераза), которые могут распознаваться лигандом иона металла, таким как имидазол.

В 1971 году Вильчек и его коллеги применили этот метод, чтобы показать, что протеинкиназа состоит из регуляторной и каталитической субъединиц. В 1972 году Вильчек продемонстрировал, что метод можно использовать для удаления токсичных соединений из крови. Это было показано на примере удаления гем-пептидов из крови с использованием иммобилизованного сывороточного альбумина человека. Таким образом были заложены основы современной гемоперфузии.

Аффинная метка — это молекула, структурно похожая на определённый субстрат для специфического фермента. Она относится к классу необратимых ингибиторов. Эти молекулы ковалентно модифицируют остатки активного центра для выяснения его структуры. Используя этот метод, Вильчек в сотрудничестве с командой доказал, что участок связывания антител находится в Fv-части молекулы и включает три гипервариабельных участка. Сегодня они называются определяющими комплементарность участками (CDR).

Аффинная терапия, или иммунотоксины, — это подход на основе биораспознавания для избирательной доставки цитотоксического препарата или токсина к специфической клетке-мишени. Вильчек был одним из пионеров в области аффинной терапии вместе с Михаэлем Селой, Эстер Гурвиц и Рут Арнон. В 1975 году они применили конъюгированные с лекарствами антитела для направленной доставки цитотоксических соединений к раковым клеткам. Они также продемонстрировали преимущество наличия полимерного спейсера между антителом и лекарством. Была показана эффективность конъюгирования простых полимеров, таких как декстран, для доставки и нацеливания лекарств. Этот подход позже был адаптирован другими исследователями. В конечном итоге он привёл к эффективному лечению рака молочной железы человека с помощью рекомбинантного гуманизированного анти-HER2 антитела (герцептина) в смеси с паклитакселом и доксорубицином. В 2003 году Вильчек в составе команды представил систему, основанную на направленной антителами ферментной терапии пролекарствами (ADEPT). В ней использовалась конъюгированная с антителом аллииназа для выработки цитотоксического агента, аллицина, in situ (на месте) рака.

Система авидин–биотин — это метод косвенного изучения взаимодействия между двумя биомолекулами. Биотин химически связывается с молекулой-связывателем (например, белком, ДНК, гормоном) без нарушения взаимодействия с её молекулой-мишенью. Затем авидин используется для создания «сэндвича» между биотинилированным связывателем и молекулой-репортёром или зондом. Это позволяет выполнять различные задачи, включая локализацию и идентификацию связывателя или молекулы-мишени. Следовательно, система авидин-биотин может часто заменять радиоактивные зонды.

Вместе с Эдом Байером Вильчек утвердил систему авидин-биотин как мощный инструмент в биологических науках. В начале 1970-х годов они использовали авидин в качестве зонда и разработали новые методы и реагенты для биотинилирования антител и других биомолекул. Сегодня система применяется в исследованиях и диагностике, а также в медицинских устройствах и фармацевтике. Примеры включают вестерн-блоттинг, ИФА, ELISPOT и pull-down анализы.

Позднее Вильчек участвовал в структурных исследованиях комплекса авидин-биотин для характеристики уникальных свойств этого сильного взаимодействия. Исследования завершились определением трёхмерной структуры комплекса авидин-биотин с помощью рентгеновской кристаллографии. Это помогает в разработке специфических искусственных участков распознавания.