Investigadora Responsable: Gabriela Canziani

Esta área de investigación complementa los estudios de Relación de Estructura- Actividad (REA, o SAR en inglés) de las moléculas mediante el análisis de la cinética de las interacciones moleculares. 

Las tecnologías de análisis del reconocimiento molecular apoyan el descubrimiento de fármacos para guiar el diseño y síntesis de nuevos compuestos, así como para caracterizar las moléculas existentes. También se emplean para estudiar péptidos terapéuticos aislados de bibliotecas sintéticas mediante ELISA. Es así como se han descubierto los péptido-miméticos de glucanos de la superficie de la espiga del virus de la Inmunodeficiencia Humana (VIH que provoca el SIDA). Los péptidos miméticos del CD4, el receptor del VIH son otro ejemplo del desarrollo de péptidos terapéuticos que compiten con la activación de la espiga del VIH, causan "shedding" o perdida del gp120, e inhiben la fusión e internalización del virus. 

En el laboratorio se estudian la conformación y mecanismos de reconocimiento específico antígeno-anticuerpo utilizando un biosensor Biacore (SPR). Específicamente se estudian y evalúan nanoanticuerpos (o VHHs) contra blancos específicos de agentes infecciosos, para su utilización como antivirales y/o análisis de vacunas.

Líneas de Investigación

A) El estudio de la conformación y de los mecanismos de reconocimiento específico por ligando y anticuerpo de las proteínas asociadas a membrana. Empleamos como modelo la envoltura, Env, del virus de la inmunodeficiencia humana (VIH-1) y anticuerpos específicos (IgG humanos) o fragmentos de anticuerpo de llama (nanoanticuerpos o secuencias VHH) como herramientas.

Utilizamos anticuerpos humanos anti-Env del VIH-1 de amplio espectro y anticuerpos neutralizantes y no neutralizantes ya descritos y, por el momento, el nanoanticuerpo rotulado 2H10, que fue obtenido de una librería inmune de llama (Lutje Hulsik, D. et al. 2013, PLoS Pathog. 9, e1003202). Este NAc se une a la región próxima a membrana (MPER) del gp41 de la Env viral. Este trabajo se realiza en colaboración con el Laboratorio de Virología Molecular e Ingeniería de los anticuerpos en ICT Milstein, liderado por la Dra Ibañez, el Laboratorio de las Proteínas en el Dpto. de Bioquímica y Biología Molecular de la Escuela de Medicina de la Universidad Drexel de Filadelfia, liderado por el Dr. Irwin Chaiken, y el Laboratorio de Entrada Retroviral del Dpto. de Microbiología, Infectología e Inmunología del Centro Hospitalario de la Universidad de Montréal, liderado por el Dr. Andrés Finzi.

B) El análisis del mecanismo de unión de Nanoanticuerpos (NAc) contra blancos específicos de diversos agentes infecciosos para apoyar la generación de antivirales y/o análisis de vacunas para el tratamiento de enfermedades virales

Estamos preparando los constructos a partir de secuencias de las glicoproteínas inmunogénicas del VIH-1, de aislamientos primarios, para inmunizar llamas con dominios del Env en distintas conformaciones; luego, extraer las secuencias de los fragmentos de cadena pesada (VHH) del repertorio inmune de la llama y, finalmente, construir bibliotecas para seleccionar nanoanticuerpos contra distintos dominios críticos de gp120 y de gp41. Los NAcs seleccionados se caracterizarán por métodos basados en ELISA celular, SPR (biosensor), Citometría de Flujo, y fluorometría.

Publicaciones (2015-2021)

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/?term=Canziani+g

  • Shah P, Canziani GA, Carter EP, Chaiken. The Case for S2: The Potential Benefits of the S2 Subunit of the SARS-CoV-2 Spike Protein as an Immunogen in Fighting the COVID-19 Pandemic. Front Immunol 2021 Mar 9;12:637651. doi: 10.3389/fimmu.2021.637651I. PMCID: PMC7985173
  • Zhang, S., Holmes, A.P., Dick, A., Rashad, A.A., Enríquez Rodríguez, L., Canziani, G.A., Root, M.J., Chaiken, I.M. Altered Env conformational dynamics as a mechanism of resistance to peptide-triazole HIV-1 inactivators. Retrovirology, 2021. https://doi.org/10.1186/s12977-021-00575-z
  • Bertolio MS, La Colla A, Carrea A, Romo A, Canziani G, Echarte SM, Campisano S, Barletta GP,Monzon AM, Rodríguez TM, Chisari AN, Dewey RA. A Novel Splice Variant of Human TGF-βType II Receptor Encodes a SolubleProtein and Its Fc-Tagged VersionPrevents Liver Fibrosis in vivo. Front. Cell Dev. Biol. 2021, 9:690397.doi: 10.3389/fcell.2021.690397. PMID: 10477730
  • Maglioco A, Gentile J, Barbery Venturi MS, Jensen O, Hernández C, Gertiser ML, Poggio V, Canziani G, Fuchs AG. Detection of Echinococcus granulosus sensu lato infection by using extracts derived from a protoscoleces G1 cell line. Parasite Immunol. 2019 Dec;41(12):e12674. doi: 10.1111/pim.12674. PMID: 31557338
  • Garaicoechea L, Aguilar A, Parra GI, Bok M, Sosnovtsev SV, Canziani G, Green KY, Bok K, Parreño V. Llama nanoantibodies with therapeutic potential against human norovirus diarrhea. PLoS One. 2015 Aug 12: 10 (8):e0133665. doi: 10.1371/journal.pone.0133665 PMCID: PMC4534396.
  • ME Iezzi, L Policastro, S Werbajh, O Podhajcer, G Canziani. Single-domain antibodies and the promise of modular targeting in cancer imaging and treatment. Research Topics Frontiers Immunology. Accepted for publication January 2018. 19;9:273. doi: 10.3389/fimmu.2018.00273. PMCID: PMC5827546
  • Canziani GA, Melero JA, Lacy ER. Characterization of neutralizing, affinity-matured human respiratory syncytial virus F binding antibodies in the sub-picomolar affinity range. J Mol Recognit. 2012 Mar; 25(3):136-46. doi: 10.1002/jmr.2149.
  • Teplyakov A, Obmolova G, Canziani G, Zhao Y, Gutshall L, Jung SS, Gilliland GL. His-tag binding by antibody C706 mimics β-amyloid recognition. J Mol Recognit. 2011 Jul-Aug; 24(4):570-5. doi: 10.1002/jmr.1069.
  • Wu SJ, Luo J, O'Neil KT, Kang J, Lacy ER, Canziani GA, Baker A, Huang M, Tang QM, Raju TS, Jacobs, SA, Teplyakov A, Gilliland GL, Feng Y. Structure-based engineering of a monoclonal antibody for improved solubility. Protein Eng Des Sel. 2010, Aug;23(8):643-51. doi: 10.1093/protein/gzq037 .
  • Duffy K.E., Lamb RJ, San Mateo LR, Jordan JL, Canziani GA, Brigham-Burke M, Korteweg J, Cunningham M, Giles-Komar J, Duchala C, Sarisky RT, Lamine Mbow M. Down-Modulation of Human TLR3 Function by a Monoclonal Antibody. Cell Immunol. 2007, 248,103-14.
  • Canziani GA*, Pashov A*, Monzavi-Karbassi B, Kaveri SV, Macleod S, Saha R, Perry M, Van Cott T, Kieber-Emmons T. Antigenic properties of peptide mimotopes of HIV-1-associated carbohydrate antigens. J. Biol. Chem. 280, 28959-28965, 2005, (*igual contribución).
  • Canziani GA, Klakamp S, Myszka DG. Kinetic Screening of Antibodies from Crude Samples. Anal.Biochem. 325, 301-307, 2004.
  • Hoffman T L, Canziani GA, Jia L, Rucker J, Doms RW. A novel biosensor assay for studying ligand-membrane receptor interactions Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2000, 97, 11215-11220 73.

Subsidios y Fondos para la investigación

  • ANR-800 2012 C2-190/12-Plena Salud. 2013 CAECIHS, Universidad Abierta Interamericana (UAI), Investigador Responsable, “Prueba de Diagnóstico Rápido (PDR) de infecciones crónicas parasitarias. Caso de la hidatidosis cística causada por metacestodes (larva) de Echinococcus granulosus.”
  • EMPRETECNO-PAEBT #50, FONARSEC Investigador a cargo de la administración de la Plataforma de Caracterización de los Anticuerpos y Antígenos, , MINCyT Argentina, (FIL, Fundación Instituto Leloir-CEDEBIO) "Development of Smart Nanoparticles for the Diagnosis and Treatment of Cancer". 2013-2017.
  • PVCE-CONICET-CSIC 2014 Fondo del Programa de Cooperación Internacional (Actividades de Cooperación Internacional, Programa de visitas Científicas al Extranjero (PVCE), CONICET-CSIC en el laboratorio de Protein Tools del Centro Nacional de Biotecnología, Campus de la Universidad Autónoma de Madrid.
  • PICT Startup 2014-3776, FONCyT. Investigador Responsable, Título: “Viral-like Particles (VLP) para su uso en inmunización y en ‘screening’ de anticuerpos acoplados a nanomedicamentos para la internalización.”
  • PICT- Startup 2010-2014, FONCYT. " Diseño y uso de inmunonanovectores aplicables a terapia y diagnóstico en cáncer y otras enfermedades" Investigador del Grupo Colaborador (2010-14).
  • S10OD027009 (Chaiken, PI; Canziani, Project Manager, Preliminary Data and Grant Writing) 06/01/2019 - 05/31/2020.6 cal. mo. NIH Shared Instrument Fund: $364,883. Biacore S200 Surface Plasmon Resonance Instrument for a Shared Resources Facility. https://drexel.edu/medicine/research/facilities/biacore-s200-surface-plasmon-resonance-biosensor
  • SAP #4100083087 (Chaiken, PI, Canziani and Ang, Co-Investigators) 06/01/2019-6/30/2022 .24 calendar Drexel CURE Seed Funding $75,000 Commonwealth of PA Universal Research Enhancement (CURE) 2019 Formula Grant Program Characterization of the Conformational Change Properties of the HIV-1 Envelope Protein. The overarching objective of this project is to determine conformational changes induced by functional probes in order to elucidate fundamental kinetic mechanisms of Env transformations that can ultimately be exploited for HIV-1 eradication.
  • Drexel COVID-19 Response Funding, Chaiken, PI ; Canziani, Carter, and Nangarlia, Co-investigators) 04/01-09/30 2020 Drexel University $9,991
  • Irreversible Inactivation of SARS-CoV-2 by Spike Protein Targeting: The goal of our research is to establish an approach to irreversibly inactivate the SARS-CoV-2 virus that causes COVID-19 and stop disease progression.
  • PA Coronavirus Aid, Relief, & Economic Security (CARES) Act (Kutzler, PI; Chaiken, Co-PI, Canziani: Research Specialist) 03/01-11/30 2020,  0.3 cal. mo. Commonwealth of Pennsylvania $171,930 COVID DNA Vaccine Immunoadjuvant System that Improves Vaccine Durability and Quality of SARS-CoV-2 Protective Antibody for at Risk Individuals, including the Elderly. The goal of this project is to test a combined SARS-CoV-2 DNA vaccine and ADA-1 adjuvant in a mouse model. Funds to the Chaiken Lab are to strengthen the infrastructure facilities in order to use the SPR resource to determine interaction functions of antibodies derived in mouse immunization trials.