• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Przeciwciała monoklonalne - historia odkrycia i zatosowanie we współczesnej nauce

    19.08.2009. 18:59
    opublikowane przez: Piotr aewski-Banaszak

    Co raz częściej słyszymy o nowych lekach z grupy przeciwciał monoklonalnych mających zastosowanie w chorobach nowotworowych. Z kolei dla badaczy stały się niezbędnym narzędziem w poznaniu biologii komórki i w onkologii. Są również niezwykle wartościowe w diagnostyce laboratoryjnej. Jaka jest historia ich odkrycia i co mogą wnieść do współczesnej nauki?

    Przeciwciała monoklonalne (mAb, ang. monoclonal antibodies) otrzymano po raz pierwszy w 1975 r. Dokonali tego Cesar Milstein i Georges Koehler. Za swe odkrycie badacze zostali uhonorowani Nagrodą Nobla w 1984 r. C. Milstein (1927-2002) interesował się początkowo enzymologią pracując na Wydziale Biochemii Uniwersytetu Cambridge. Miał tam okazję współpracować z biochemikiem F. Sangerem - dwukrotnym noblistą. Wkróce został dyrektorem Head of the Division of Protein Chemistry w nowo powstałym Laboratorium Biologii Molekularnej i swoją karierę naukową związał z immunologią. Miał okazję po raz kolejny współpracować z Sangerem. Milstein samodzielnie dokonał wiele zmian i odkryć i przyczynił się do rozwoju technologi tworzenia przeciwciał monoklonalnych.
    Georges Koehler (1946-1995) był niemieckim immunologiem, współpracował z Milsteinem na Uniwersytecie w Cambridge. Od 1976 r. był pracownikiem naukowym Instytutu Naukowego w Bazylei (Szwajcaria), następnie od 1984 r. do śmierci pełnił stanowisko dyrektora Instytutu Immunologii im. Maxa Plancka we Fryburgu Bryzgowijskim.
    Przeciwciała monoklonalne wykazują jednakową swoistość względem danego antygenu i ewentualnie takie samo lub podobne powinowactwo. Nazwa wywodzi się stąd, że wszystkie takie przeciwciała są otrzymywane z jednego klonu limfocytów B. Są one współcześnie stosowane w diagnostyce, metodach badawczych, medycynie.

    Otrzymywanie
    Klasyczna metoda produkcji przeciwciał monoklonalnych polega na fuzji komórek szpiczakowych z limfocytami B o pożądanej swoistości. Idea takiego działania wiąże się z połączeniem komórki nowotworowej (obdarzonej zdolnością do nieograniczonej liczby podziałów) i dostarczającej rybosomów z limfocytem B o danej swoistości.
    Limfocyty B są pozyskiwane od myszy wcześniej immunizowanych. Zakłada się, że komórka hybryda będzie wykazywać swoistość limfocytu B, a nie komórki szpiczakowej. W tym celu stosuje się szczególną metodę selekcji opartą na różnicach w pożywkach stosowanych w hodowli i różnicach biochemicznych samych hodowli.

    Rodzaje mAb
    Mimo, że przeciwciała monoklonalne mają co raz większy zakres zastosowań to należy podkreślić, że otrzymuje się je poprzez eksperymenty na komórkach mysich. Wobec tego faktu pierwsze mAb podawane ludziom wywoływały krótkotrwałe odpowiedzi immunologiczne, którym towarzyszyły wielorakie działania niepożądane. W pewnym stopniu pokonano te barierę opracowując nowsze metody produkcji i ulepszania ich właściwości. Klasyczne przeciwciała monoklonalne to rodzaj przeciwciał, które nie podlegają dalszym modyfikacjom; budowa ich jest taka sama jak w przypadku normalnych, poliklonalnych przeciwciał. Możliwe jest także tworzenie innych rodzajów przeciwciał poprzez sprzęganie z toksynami (immunotoksyny), lekami (np: cytostatykami), radioizotopami. Zwiększa to skuteczność przeciwciał chociażby w terapii przeciwnowotworowej. Istnieją również przeciwciała o podwójnej swoistości, reagujące z 2 antygenami. Jest to możliwe dzięki połączeniu 2 kompletnych przeciwciał monoklonalnych, ich części Fab albo też połączeniu ich różnych łańcuchów ciężkich z różnymi łańcuchami lekkimi. Wtedy też jedna część przeciwciała łączy się z antygenem nowotworowym, druga część zaś z receptorem limfocyta T cytotoksycznego co stymuluje mechanizm zabicia komórki nowotworowej. Jednak najważniejszą i najbardziej rozpowszechnioną wersję stanowią przeciwciała chimeryczne i humanizowane (tzw. "uczłowieczone"). W przeciwciałach chimerycznych większość stanowi komponenta ludzka, natomiast część zmienna lub jej najważniejsze fragmenty jest pochodzenia mysiego. Jeśli wymianie podlegają tylko regiony hiperzmienne to mamy do czynienia z przeciwciałami humanizowanymi. Manipulacje takie zmniejszają efekty uboczne. Interesującą możliwość dają abzymy. Są one przeciwciałami o właściwościach katalitycznych. Jednak są mniej efektywne w swoim działaniu od enzymów. Prawdopodobnie znajdą zastosowanie w katalizie niespotykanych w przyrodzie reakcji. Ostatni ze znanych rodzajów stanowią przeciwciała antygenizowane. Otrzymywane przez zastąpienie trzeciego regionu hiperzmiennego epitopem danego antygenu powodują silniejszą odpowiedź immunologiczną. Nie wiadomo dlaczego się tak dzieje.

    Zastosowanie
    - terapia nowotworów - przeciwciała monoklonalne stanowią przyszłość onkologii.
    W 1997 r. amerykańska FDA zarejestrowała pierwsze przeciwciało monoklonalne - rituksimab, które znalazło zastosowanie w leczeniu chłoniaków nieziarniczych wywodzących się z limfocytów B. We współczesnej hematologii przeciwciała monoklonalne stają się standardem. Z ważniejszych można wymienić także trastuzumab (w rozlanym raku piersi), cetuksimab i bewacizumab (w zaawansowanym raku jelita grubego), imatinib (w tzw. GIST i innych chorobach nowotworowych) oraz wiele innych, także tych nowo odkrywanych.
    - immunosupresja w transplantologii
    - w chorobach zapalnych (np: RZS)
    - blokowanie krzepnięcia krwi
    - neutralizacja toksyn
    - diagnostyka laboratoryjna (podstawa testów diagnostycznych ELISA i RIA; m.in. w diagnostyce HIV)
    - oczyszczanie różnych substancji
    - badania naukowe - selekcja i liczenie komórek (np. cytometria przepływowa), badanie różnorodnych białek komórkowych

    Problemy
    Mimo wielu zalet mAb ich użycie w medycynie sprawia pewne problemy.
    Są to:
    - trudności w pozyskiwaniu i hodowli linii
    - etyczne przeszkody w immunizacji ludzi
    - przypadkowe uszkodzenia innych komórek przy działaniu przeciwciał sprzężonych z innymi związkami chemicznymi
    - powolna migracja do tkanek z powodu dużej masy cząsteczkowej
    - duże nakłady finansowe w celu wyprodukowania i stąd wysoka cena

    Mimo tego szacuje się, że na dzień dzisiejszy mAb stanowią ok. 25% wszystkich opracowywanych leków biotechnologicznych. Należy zaznaczyć, że nowe, tańsze metody otrzymywania i ulepszania przeciwciał monoklonalnych spowodują stopniową rewolucję w medycynie i współczesnych badaniach naukowych. Ten kto opracowałby tanią i etyczną drogę otrzymywania w pełni ludzkich przeciwciał monoklonalnych z pewnością mógłby liczyć na wielki prestiż naukowy i być może Nagrodę Nobla.

    Źródła:
    Wikipedia
    Puls Medycyny
    Biotechnologia

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Przeciwciała monoklonalne (mAb – ang. Monoclonal AntiBodies) – zbiór przeciwciał, które wykazują jednakową swoistość względem danego antygenu i ewentualnie takie samo lub podobne powinowactwo. Nazwa wywodzi się stąd, że wszystkie takie przeciwciała są otrzymywane z jednego klonu limfocytów B. Przeciwieństwem przeciwciał monoklonalnych są przeciwciała poliklonalne, czyli takie, które wiążą różne antygeny i względem tego samego antygenu wykazują różne powinowactwo. Analogicznie: surowica zawierająca przeciwciała monoklonalne to surowica monoklonalna, zaś surowica zawierająca przeciwciała poliklonalne to surowica poliklonalna. Przeciwciało heteroklityczne to takie przeciwciało, które powstało w wyniku immunizacji danym antygenem, ale które wykazuje wyższe powinowactwo (patrz: przeciwciało) do innego antygenu. Ten inny antygen może być w ogóle nie spokrewniony lub jedynie słabo spokrewniony z antygenem użytym do immunizacji. Przykładowo, immunizacja zwierząt laboratoryjnych 2,4-dinitrofenolem (DNP) powoduje wytworzenie przeciwciał regujących zarówno z DNP, jak i z menadionem . Mimo że w większośći przypadków przeciwciała heteroklityczne opisano w odpowiedzi na hapteny, to znane są także przypadki przeciwciał heteroklitycznych skierowanych przeciwko białkom . Efalizumab – rekombinowane humanizowane przeciwciało monoklonalne skierowane przeciw podjednostce α cząsteczki adhezyjnej LFA-1 - CD11a. Lek podawany jest w postaci wstrzyknięć podskórnych i wywiera działanie immunosupresyjne.

    Antyprzeciwciałami lub antyimmunoglobulinami nazywamy takie przeciwciała, które są immunogenne względem innych przeciwciał. Wynika to z faktu, że przeciwciała będąc białkami też są immunogenne (mogą wywoływać odpowiedź immunologiczną (patrz: odpowiedź odpornościowa)). Przeciwciała obcego organizmu podane innemu, wywołują w powstawanie antyprzeciwciał, czyli antyimmunoglobulin. Dzieje się tak szczególnie w przypadku, gdy dawca i biorca przeciwciał należą do różnych gatunków. Antyprzeciwciała mogą powstać również w obrębie tego samego organizmu. Nazywamy je wtedy auto-antyprzeciwciałami. Antyprzeciwciała mogą powstać przeciwko różnym determinantom białkowym w cząsteczce immunoglobuliny (np. idiotypowym, allotypowym lub izotypowym). Największe znaczenie kliniczne mają dwie grupy przeciwciał: czynnik reumatoidalny przeciwciała antyidiotypowe ELISA (ang. enzyme-linked immunosorbent assay), czyli test immunoenzymatyczny lub immunoenzymosorbcyjny – jeden z najpowszechniej stosowanych testów w badaniach biomedycznych, zarówno naukowych, jak i diagnostycznych. Służy on do wykrycia określonych białek w badanym materiale z użyciem przeciwciał poliklonalnych lub monoklonalnych skoniugowanych z odpowiednim enzymem. W podstawowej wersji testu ELISA, pewna ilość antygenu unieruchomiona jest na powierzchni fazy stałej. Wykonanie testu polega na wprowadzeniu materiału biologicznego zawierającego przeciwciała specyficzne dla unieruchomionego antygenu. Przeciwciała te powinny być uprzednio połączone wiązaniem kowalencyjnym z enzymem. Unieruchomiony antygen i specyficzne przeciwciało tworzą kompleks immunologiczny, dzięki któremu przeciwciało zostaje trwale związane z podłożem. Po przepłukaniu środowiska reakcji i dodaniu odpowiedniego substratu, enzym związany ze specyficznym przeciwciałem katalizuje reakcję, której produkt (najczęściej barwny) można oznaczyć spektrofotometrycznie. Należy jednak zdawać sobie sprawę z faktu, że przedstawiony powyżej opis działania metody jest silnie uproszczony i może podlegać wielu modyfikacjom, a najważniejsze z nich przedstawiono w dalszej części artykułu.

    Przeciwciała cytofilne lub cytotropowe – przeciwciała, które mogą się łączyć, za pośrednictwem receptorów dla części Fc, z określonymi komórkami. Klasycznym przykładem przeciwciał cytofilnych są IgE dla bazofilów i mastocytów. Z reguły po związaniu przeciwciał komórki są aktywowane i mogą np. wydzielać różne mediatory reakcji zapalnej. Belimumab – przeciwciało monoklonalne, inhibitor rozpuszczalnego czynnika stymulującego limfocyty B (BLyS, BAFF, TALL-1). Stosowany jako leczenie uzupełniające u dorosłych pacjentów z aktywnym, seropozytywnym toczniem rumieniowatym układowym o dużej aktywności choroby (np. z obecnością przeciwciał przeciwko dsDNA i z małym stężeniem dopełniacza) pomimo stosowania standardowego leczenia.

    Bazyliksymab (ang. basiliximab) – organiczny związek chemiczny, chimeryczne ludzko-mysie przeciwciało monoklonalne o działaniu immunosupresyjnym stosowane w terapii ostrego odrzucania przeszczepu. Przeciwciała wielospecyficzne – przeciwciało, które może reagować z kilkoma różnymi antygenami. Ich cechą charakterystyczną jest to, że zwykle nie mają one zbyt wysokiego powinowactwa do rozpoznawanych antygenów, co zapobiega powstaniu choroby autoimmunizacyjnej. Przeciwciała wielospecyficzne to zwykle immunoglobuliny M, co jest wynikiem tego, że IgM nie podlegają dojrzewaniu powinowactwa. Główną funkcją takich przeciwciał w organizmie jest usuwanie resztek komórek, które się rozpadły, zwykle w wyniku apoptozy.

    Przeciwciała przeciwtarczycowe - to przeciwciała skierowane przeciwko składnikom gruczołu tarczowego, oznaczane w diagnostyce metodami radioimmunologicznymi lub immunochemicznymi.

    Zmienność segmentalna – właściwość przeciwciał polegająca na możliwości zmiany kąta pomiędzy ramionami przeciwciała. Jest to o tyle istotne, że przeciwciało może w ten sposób dopasować się lepiej do antygenu, gdyż epitopy na antygenie mogą znajdować się w różnych odległościach od siebie. Taka plastyczność przeciwciał pozwala im zatem na jednoczesne związanie dwu epitopów, co często jest warunkiem koniecznym dla zajścia dalszych procesów istotnych w odporności, bowiem przeciwciało wiążące tylko jeden epitop z reguły nie jest w stanie tych mechanizmów uruchomić. Przeciwciałami o ograniczonej zmienności segmentalnej są immunoglobuliny A, co związane jest z istnieniem dodatkowego wiązania dwusiarczkowego pomiędzy łańcuchami lekkimi.

    Georges Jean Franz Köhler (ur. 17 marca 1946 w Monachium, zm. 1 marca 1995 we Fryburgu Bryzgowijskim) – niemiecki biolog. W 1984 wspólnie z Césarem Milsteinem i Nielsem K. Jerne zdobył Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny za odkrycie mechanizmu powstawania przeciwciał monoklonalnych oraz inne badania układu odpornościowego.

    Dodano: 19.08.2009. 18:59  


    Najnowsze