Ingeniería de bacterias para aplicaciones biomédicas

LAFernandez

 

Luis Ángel Fernández

Investigador Principal

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Resumen de su investigación

El trabajo en nuestro grupo se centra en la ingeniería de bacterias E. coli para aplicaciones biomédicas, incluyendo la selección y producción de anticuerpos recombinantes de pequeño tamaño en bacterias y el diseño de bacterias para su uso in vivo en diagnóstico y terapia. Estudiamos sistemas de secreción de proteínas que se encuentran en cepas patogénicas de E. coli y los modificamos mediante ingeniería para convertirlos en nanomáquinas que puedan ser útiles en la selección y expresión de proteínas de interés terapéutico en cepas no patógenas de E. coli.

 

Publicaciones

Álvarez B, Mencía M, de Lorenzo M & Fernández LA In vivo diversification of target genomic sites using processive base deaminase fusions blocked by dCas9. Nat Comms 2020; 11: 6436 https://doi.org/10.1038/s41467-020-20230-z

Ruano-Gallego D, Yara DA, Di Ianni L, Frankel G, Schüller S, Fernández LÁ. A nanobody targeting the translocated intimin receptor inhibits the attachment of enterohemorrhagic E. coli to human colonic mucosa.PLoS Pathog. 2019; 15(8):e1008031. PMID: 31465434 DOI:10.1371/journal.ppat.1008031

Cepeda-Molero M, Berger CN, Walsham ADS, Ellis SJ, Wemyss-Holden S, Schüller S, Frankel G, Fernández LÁ. Attaching and effacing (A/E) lesion formation by enteropathogenic E. coli on human intestinal mucosa is dependent on non-LEE effectors. PLoS Pathog. 2017; 13(10):e1006706. PMID: 29084270 DOI: 10.1371/journal.ppat.100670

Salema V., Mañas C., Cerdán L., Piñero-Lambea C., Marín E., Roovers R., van Bergen en Henegouwen P.M., and L.A. Fernández. High affinity nanobodies against human Epidermal Growth Factor Receptor selected on cells by E. coli display. MAbs 2016; 8:1286-1301. PMID: 27472381 DOI: 10.1080/19420862.2016.1216742

Ruano-Gallego D., Álvarez B., and L.A. Fernández. Engineering the controlled assembly of filamentous injectisomes in E. coli K-12 for protein translocation into mammalian cells. ACS Synthetic Biology 2015; 4:1030-1041. PMID: 26017572 DOI: 10.1021/acssynbio.5b00080

 

Fig1 LAFwebRedNuestra investigación se centra en la ingeniería de bacterias E. coli para aplicaciones biomédicas, incluyendo la selección de anticuerpos recombinantes de pequeño tamaño y el diseño de bacterias para su uso in vivo en diagnóstico y terapia. Estudiamos sistemas de secreción de proteínas que se encuentras en cepas patogénicas de E. coli y los modificamos mediante ingeniería para convertirlos en nanomáquinas que puedan ser útiles en la selección y expresión de anticuerpos recombinantes y otras proteínas de interés terapéutico en cepas no patógenas de E. coli. Entre los anticuerpos recombinantes empleamos anticuerpos monodominio (sdAb) o nanobodies, que son los fragmentos más pequeños conocidos derivados de anticuerpos con capacidad de reconocer un antígeno con alta afinidad y especificidad. Los nanobodies se basan en dominios VHH obtenidos a partir de anticuerpos de sólo cadenas pesadas presentes en camélidos (por ejemplo, dromedarios, llamas). Usamos aproximaciones de biología sintética e ingeniería de genomas para combinar la expresión de estos módulos en la bacteria diseñada.

Proyectos actuales:

1) Expresión y selección de nanoanticuerpos contra patógenos y cáncer. Hemos utilizado sistemas de presentación en la superficie de E. coli para cribar genotecas inmunes de nanoanticuerpos y para seleccionar clones de alta afinidad que, por ejemplo, inhiben la adhesión de E. coli enterohemorrágica (EHEC) a las células intestinales humanas. También hemos seleccionado nanoanticuerpos que se unen a antígenos relevantes en el cáncer (por ejemplo, EGFR). Nuestros proyectos en curso incluyen la selección de nanoanticuerpos frente a otros antígenos tumorales relevantes (PD-L1) y frente al SARS-CoV-2.

2) Ingeniería de bacterias E. coli como agentes antitumorales. Continuamos nuestro proyecto de biología sintética para modificar chasis derivados de E. coli no patógenos con adhesinas sintéticas y con un sistema de secreción de proteínas de tipo III (T3SS) para obtener bacterias con actividades antitumorales específicas.

3) Acelerar la evolución de las proteínas in vivo. Hemos desarrollado un novedoso sistema de mutagénesis in vivo en E. coli, denominado T7-DIVA, basado en el reclutamiento de deaminasas de bases a un gen diana con la RNA polimerasa del bacteriófago T7. Este sistema nos permite acelerar la evolución dirigida de proteínas de interés, como enzimas y anticuerpos.

 

 

Fig2 LAFweb

 

 Grupo LAF 2018

 

Name
Position
Contact
Luis Ángel Fernández Herrero Investigador principal
Beatriz Álvarez González Científico postdoctoral senior
Elena M. Seco Martín Científico postdoctoral senior
Lidia Cerdán García Estudiante predoctoral
Alejandro Asensio Calavia Estudiante predoctoral
Eva Pico Sánchez Estudiante predoctoral
Alvaro Ceballos Munuera Estudiante predoctoral
Alba Cabrera Frisac Estudiante predoctoral
Almudena Méndez Pérez Estudiante predoctoral
Yago Margolles Azpiazu Técnico de laboratorio
Mercedes Casanova Técnico de laboratorio

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