נוגדנים הם חלבונים שמהווים חלק ממערכת החיסון ומטרתם להיאבק במחוללי מחלות כגון חיידקים, נגיפים ותאים שפעולתם השתבשה, כמו תאים סרטניים או כאלו המעורבים במחלות אוטואימוניות (שבהן מערכת החיסון תוקפת את הגוף). הם עושים זאת באמצעות היקשרות לאתר מטרה, לדוגמה של מחולל המחלה, שמנטרלת אותו, או באמצעות גיוס זרועות אחרות של מערכת החיסון. נוגדנים המיוצרים באופן מלאכותי (רקומביננטיים) הם תרופות ביולוגיות בעלות ערך רב להתמודדות עם מגוון מחלות, כגון סרטן, מחלות מידבקות, דלקתיות ואוטואימוניות. הנדסתם מבוססת על רצף דנ"א שבודד מתא מקורי או סונתז מכמה רצפים. לאחר החדרתם לתא ייצור רצף זה מקודד (מתורגם) לחלבונים. בצורתם הטבעית, אשר מאפיינת גם את צורתם הטיפולית, נוגדנים מורכבים מארבע שרשראות חלבוניות: שתיים נקראות שרשראות כבדות, הזהות זו לזו וקשורות זו לזו, ושתיים קטנות יותר שנקראות שרשראות קלות. גם הן זהות זו לזו וקשורות כל אחת לשרשרת כבדה. כל נוגדן מתאפיין ביכולת לזהות ולקשור בחוזק רב את מולקולת המטרה שלו (האנטיגן – חומר שמערכת החיסון מזהה כחומר זר), וכדי שיידע לעשות זאת שרשראותיו צריכות להיצמד זו לזו בצורה נכונה. מבנה הנוגדן – שבו אתר הקישור שלו נקשר לאתר המטרה באנטיגן – הוא מבנה סימטרי של שני אתרי מטרה זהים (שתי מולקולות אנטיגן). הוא נוצר מכיוון שיש שתי שרשראות קלות ושתי שרשראות כבדות זהות זו לזו. לכן מולקולה אחת של נוגדן תקשור שתי מולקולות אנטיגן. נוגדנים בי-ספציפיים הם נוגדנים מלאכותיים אשר מאפשרים יישומים רפואיים שלא אפשריים עם נוגדנים רגילים (טבעיים או מלאכותיים). מרכיבים אותם משתי שרשראות כבדות שונות זו מזו ושתי שרשראות קלות שונות זו מזו, שנלקחו משני נוגדנים רגילים אשר שונים זה מזה; כל אחד מהם קושר אתר מטרה אחר, באותו אנטיגן או באנטיגנים שונים. כל שרשרת כבדה מחוברת לשרשרת כבדה ששונה ממנה ולשרשרת הקלה ששייכת לה. כך, נוגדנים בי-ספציפיים הם בעלי מבנה א-סימטרי ויכולים להיקשר לשני אתרי מטרה, באותו אנטיגן או בשני אנטיגנים שונים. לכן, ניתן לטפל באמצעותם במחלות שבהן לא ניתן לטפל בנוגדנים רגילים. למשל, הם יכולים לגייס תאים קטלניים של מערכת החיסון למיגור תאים סרטניים. זאת באמצעות קישור לאנטיגן אחד על תאי הסרטן ולאנטיגן שני על התאים הקטלניים ויצירת קרבה ביניהם הגורמת להרג תאי הסרטן. כדי לייצר נכון נוגדן בי-ספציפי בתאים הגדלים בתרביות צריך לגרום לכך ששתי השרשראות הכבדות השונות תתחברנה אחת לשנייה ולשרשראות הקלות ששייכות להן. כל שילוב אחר של חיבורי שרשראות יגרום ליצירת נוגדן עם תפקוד לקוי או חסר לחלוטין. לכן, כדי ליצור נוגדנים בי-ספציפיים יש להתמודד עם שני אתגרים טכנולוגיים שמטרתם לייצר מבנה א-סימטרי: לזווג בין שתי שרשראות כבדות שונות ולזווג אותן עם השרשראות הקלות ששייכות להן (ולמנוע את כל השילובים השגויים). מטרת מחקרנו הייתה להציע פתרונות בתחום ההנדסה הגנטית לאתגר השני (לאתגר הראשון, חיבור בין שתי שרשראות כבדות שונות, קיים פתרון שפיתחו מדענים מחברת התרופות ג׳ננטק). בנוגדנים טבעיים ומלאכותיים, השרשרת הכבדה קשורה לשרשרת הקלה באמצעות שתי חומצות אמינו מסוג ציסטאינים שנקשרות זו לזו (קשר די-סולפידי), ונוצר מבנה סימטרי. כדי לשבור את המבנה הזה ולקבל מבנה א-סימטרי שבו כאמור הנוגדנים הבי-ספציפיים יכולים לתפקד, ביטלנו בצד אחד של הנוגדנים את הקשר בין השרשרת הכבדה לקלה. זאת באמצעות החלפת הציסטאינים בחומצות אמינו שלא יודעות להיקשר זו לזו. לאחר מכן, במקום הקשר הטבעי שביטלנו, יצרנו קשר מלאכותי באמצעות החדרת ציסטאינים בין השרשרת הכבדה לקלה באתר אחר באותו צד של הנוגדנים, וכך יצרנו להם מבנה א-סימטרי. בחנו את הנוגדנים הללו בעכברים עם סרטן וגילינו שהם הצליחו להיקשר לתאים סרטניים ולעכב את התפתחות הגידולים.