Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • ММИФ-2018
  • БиоМолТекст-18
  • Vitacoin

Наноантитела: работа продолжается

Откуда? От верблюда!
Корабль пустыни помог иммунологам

Андрей Субботин, «Поиск» № 39-2014

«Получение однодоменных наноантител с заданными свойствами и их использование для исследований и прикладных разработок» – так называлось очередное научное сообщение, прозвучавшее на заседании Президиума РАН. С ним выступил руководитель лаборатории молекулярных биотехнологий Института биологии гена РАН доктор биологических наук Сергей Тиллиб.

Пытливые англичане Т.Льюис и Д.Капнихэм первыми предприняли попытки объяснить невосприимчивость некоторых животных и людей к отдельным заразным болезням еще в 1870-х годах. В то же время французский врач М.Рейно доказал, что введение коровам крови телят, вакцинированных против оспы, прекращает течение болезни у животных. Это было началом иммунологии. Потом были открытия Коха и Пастера, других исследователей.

В 1890-1892 годах Э.Беринг и Ш.Китазато открыли возможность получения дифтерийного и столбнячного антитоксинов, что заложило основы иммунотерапии. В 1890 году они обнаружили первое антитело (столбнячный антитоксин) в сыворотке крови животного. Но только в 1937 году исследования Тиселиуса и Кабата положили начало изучению молекулярной природы антител.

Антитела (иммуноглобулины, ИГ) – относительно крупные (~150 кДа) растворимые гликопротеины крови и тканевой жидкости, играющие центральную роль в системе гуморального иммунитета. Они защищают нас и наших братьев меньших от болезнетворных атак. В основе этого процесса лежит специфическое взаимодействие антител с антигенами.

Антигены – это чужеродные белки или другие высокомолекулярные соединения. С целью их нейтрализации В-лимфоциты синтезируют антитела. Благодаря высокой специфичности (избирательности) и степени связывания с определенным антигеном антитела и их производные являются одними из наиболее важных реагентов для использования в фундаментальных прикладных и медицинских исследованиях...

А наша история началась с... верблюдов. В 1993 году группа бельгийских ученых выяснила, что у представителей этого семейства (верблюды, альпаки) в организме имеются уникальные антитела с упрощенной структурой, которые могут «узнавать» определенные антигены. Эти антитела были необычными: они состояли не из четырех цепей иммуноглобулина (двух тяжелых и двух легких), а имели одну укороченную тяжелую цепь. Стало очевидно, что работа с такими антителами гораздо проще большинства существовавших в этой области технологий. Эти антитела, способные направленно узнавать определенные антигены, оказались и самыми миниатюрными из всех известных белков с аналогичными свойствами.

От бельгийцев и пошел новый термин nanobodies, по-русски – «нанотела» или «наноантитела», а если по-научному – однодоменные антиген-узнающие вариабельные фрагменты особых антител, присутствующих (наряду с традиционными антителами) в норме у представителей семейства верблюдовых и у некоторых видов хрящевых рыб (акул и химер).

Сергей Тиллиб работал в это время в Германии и открытием коллег очень заинтересовался. Под его руководством российские ученые освоили и усовершенствовали новую технологию: иммунизируется верблюд (в данном случае это был двугорбый верблюд, как наиболее приспособленный для условий холодной зимы Подмосковья представитель семейства Camelidae), чтобы вызвать образование именно тех антител, которые узнают определенные антигены.

Затем, после выделения РНК из лимфоцитов иммунизированного животного, проводятся генно-инженерные работы в лабораторных условиях и происходит конструирование новых типов небольших белковых молекул, нейтрализующих (связывающих) заданный антиген. Верблюды «многоразовы»: после иммунизации животное заново можно использовать уже спустя 9 месяцев.

В области иммунобиотехнологии, наряду с классическими антителами и их производными, все чаще используются так называемые рекомбинантные антиген-связывающие молекулы («рекомбинантные антитела»), обладающие свойствами антител, но имеющие несколько упрощенную иммуноглобулиновую структуру или даже структуру, совершенно отличную от иммуноглобулиновой.

Исследования группы российских ученых были поддержаны грантами. Так, в 2008 году результаты проекта «Создание наноантител для эффективного контроля за патологическим неоангиогенезом, индуцированным фактором роста эндотелия сосудов» не обделила вниманием Роснаука (ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы»), аналогичные шаги навстречу новым перспективным разработкам сделала и РАН.

За годы исследований российские и зарубежные ученые утвердились во мнении, что многие наноантитела могут стойко выдерживать значительные колебания температуры и кислотности окружающей среды. Было показано, что некоторые наноантитела способны выдерживать прохождение желудочно-кишечного тракта человека, что делает возможным их прием в виде обычных таблеток.

Важными результатами работы команды лаборатории биомолекулярных технологий под руководством С.Тиллиба стало создание иммунных библиотек всех вариабельных доменов (фрагментов особых антител) иммунизированных верблюдов, а также отбор из этих библиотек множества разнообразных наноантител, специфически узнающих различные целевые антигены (опухолеспецифические мембранные белки, противовоспалительные цитокины, поверхностные антигены ряда вирусов и других патогенных микроорганизмов).

Коллега С.Тиллиба член-корреспондент РАН Сергей Деев подчеркнул, что в последние годы «иммунология стала биотехнологией». Сегодня существует уже около 40 препаратов, созданных с применением биотехнологических антител, которые используются в борьбе против наиболее серьезных заболеваний. Объем этого рынка в мире составляет более 50 млрд долларов, ожидается, что доля биотехнологических препаратов на нем в скором времени достигнет трети. «Теперь мы имеем возможность создавать самый широкий спектр диагностических и терапевтических препаратов, биофункциональные молекулы с минимумом побочных эффектов для органов и тканей человека», – сообщил Сергей Михайлович.

Рассказывая о преимуществах и перспективах использования наноантител, Сергей Тиллиб отметил, что по сравнению с традиционными антителами наноантитела имеют ряд потенциальных преимуществ. У них меньше размер (12-15 кДа, примерно 2х4 нанометра), они способны узнавать и связывать принципиально новые участки антигенов, не узнаваемые и не доступные для обычных антител, обладают хорошей растворимостью и необычно высокой устойчивостью. Кроме того, могут быть эффективно генерированы, отобраны, модифицированы (в том числе и гуманизированы) и экономично наработаны (в бактериях или дрожжах).


Схема из статьи Chakravarty et al. Nanobody: The “Magic Bullet” for Molecular Imaging? (Theranostics, 2014) – ВМ.

Наноантитела могут широко применяться при медицинской диагностике и лечении онкологических и инфекционных заболеваний у человека. Совместно с бельгийскими и немецкими коллегами российские ученые разработали новый подход для наблюдения за антигеном в живых клетках. Флуоресцирующие наноантитела, образующиеся in vivo с введенных в клетки генно-инженерных конструкций (с трансгенов), используются в новом методе визуализации и анализа антигена в живых клетках, что дало возможность прослеживать динамические изменения антигенов в течение всего клеточного цикла. В  перспективе подобный подход будет использован для слежения за целевым антигеном в ходе последовательных стадий развития организма (пока на модели эмбрионов мухи дрозофилы).

Наноантитела используются в качестве функциональных модулей в биосенсорах нового поколения, для получения новых лекарственных средств, для создания на основе специфических однодоменных антител новых материалов для очистки востребованных белков (например, в продуктах питания и кормах для животных), фракционирования клеток, гемосорбции и удаления из биологических жидкостей определенных антигенов.

Совместная работа с отделом генной терапии рака ИБГ РАН привела к получению препарата, блокирующего рост раковой опухоли. А совместно с лабораторией иммунологии ИБХ РАН (заведующий – С.Деев) получены антитела с избирательным антираковым воздействием на рецепторы эпидермальных факторов роста.

Подытожил обсуждение доклада академик Иван Дедов, назвавший результаты, полученные в лаборатории молекулярных биотехнологий Института биологии гена РАН совместно с коллегами из-за рубежа и из других институтов Академии наук, «огромной, масштабной и достойной работой».

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
29.09.2014

Читать статьи по темам:

антитела биомедицина доставка препаратов Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Наноантитела – «волшебные пули» российского производства

Итогом работы стали два запатентованных наноантитела. Мы продолжаем работу — хотим ещё больше повысить активность полученных наноантител: оптимизируем их структуру, пытаемся получать их производные, попробуем улучшить свойства связывания и эффективности действия. Мы надеемся по эффективности приблизиться, а может, и превзойти “Авастин”.

читать

Антитела против диабета: подробности

До сих пор сахарный диабет первого типа считался болезнью неизлечимой. Теперь медикам удалось разработать эффективную терапию. По крайней мере, мышей они уже вылечили.

читать

Моноклональные антитела против псориаза

Препарат Стелара (устекинумаб), представляющий собой 100% моноклональные человеческие антитела, открывает новый класс препаратов для лечения псориаза.

читать

Синтетические антитела: нет предела совершенству

Совершенствование методов получения синтетических антител должно позволить диагностировать причину заболевания, основываясь только на анализе иммунного ответа.

читать

История успеха Genentech'а

С момента своего рождения Genentech не уступала лидерства в биотехнологии. Двенадцать лет подряд, в том числе в 2010 году, Fortune называет Genentech одной из лучших компаний, в которых стоит работать, а в прошлом году Science назвал ее лучшим работодателем в биотехе.

читать

Будущее – за синтетическими антителами

Возможность синтезировать антитела ко всему протеому человеческого организма позволит не только детально изучить функционирование этих белков, но и разработать огромное количество новых диагностических тестов.

читать