Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • Vitacoin

Моноклональные антитела: исследования и применение

Екатерина Шешукова, «ПостНаука»

Когда в организм попадает чужеродный белок или бактерия, запускается система защиты – иммунный ответ. Это В-лимфоциты, которые начинают синтезировать белки, узнающие какой-либо участок чужеродного белка. А моноклональные антитела – это антитела, вырабатываемые иммунными клетками, принадлежащими к одному клеточному клону. Они узнают один конкретный участок патогена, известный нам, и воздействуют на него. То есть это не смесь антител, которые вырабатывает организм множеством В-клеток в ответ на патоген, а только один конкретный вид, способный узнавать один конкретный эпитоп, например участок домена определенного клеточного рецептора.

Открытие моноклональных антител

Моноклональные антитела были открыты в 1975 году Жоржем Кёлером и Сезаром Мильштейном. Они опубликовали статью, посвященную разработке гибридомного метода. Ученые смогли слить B-лимфоциты, синтезирующие антитела, с клетками миеломы (раковыми клетками) с использованием полиэтиленгликоля или вируса Сендай. Таким образом ученые получили гибридому, обладающую свойствами как раковой клетки (способность делиться большое количество раз), так и B-лимфоцитов (синтез антител). А дальше определенными многостадийными этапами селекции они отделили клетки, синтезирующие необходимое антитело.

Основой для создания терапевтических моноклональных антител являются иммуноглобулины подкласса G1 человека, поскольку этот вид антител обладает рядом преимуществ, одно из которых – наибольший период полувыведения из крови. После введения в организм иммуноглобулины подкласса G1 живут вплоть до трех недель. Это очень важно, ведь для терапии самое главное – чтобы лекарство находилось в организме пациента как можно дольше.

Соответственно, все антитела гуманизируют, чтобы организм человека их не отторгал. Несмотря на существование общих систем лечения, бывают ситуации, когда ученым необходимо искать новый подход к лечению патологии. Все индивидуально. Например, для конкретного человека полученное антитело может являться аллергическим агентом или в организме возникает устойчивость к нему. При таких проблемах на помощь могут прийти системы получения антител в растениях, поскольку за неделю-две можно получить желаемые антитела, что гораздо больше времени займет на системах с животной клеткой. Мы знаем последовательность, кодирующую определенное антитело, затем создаем конструкцию и инфильтрируем ее в растение с помощью агробактерии.

Табак и антитела

Свои исследования мы проводим на растении Nicotiana benthamiana (австралийский табак). Поскольку большое количество растительных патогенов способно заразить его, оно широко используется в вирусологии, благодаря чему хорошо изучены и разработаны различные векторные системы продукции целевых белков на основе вирусов растений.

В наших исследованиях мы используем векторы на основе вирусов растений. Один из них – это вирус табачной мозаики (ВТМ), широко известный и полностью изученный, а другой – это Х-вирус картофеля (ХВК). Мы используем их, чтобы доставлять гены, кодирующие антитела, в растительную клетку. После чего растительная клетка синтезирует с этих векторов белки, которые собираются в растении в полноразмерные антитела. Затем мы выделяем их на специальных колонках, которые используют во всех методах очистки антител.

Важно понимать, что стадия очистки антител, полученных в растениях, не отличается от тех, которые используют на животных клетках. В принципе, получение моноклональных антител в животных клетках и растениях сопоставимо по времени – разница в биобезопасности. Препараты, которые получают в животных клетках, могут заразить человека вирусами животных или прионами.

Человек не может заразиться от растений. Во-первых, для нас их вирусы не опасны. Во-вторых, растениям не нужны питательные среды, которые имеют риск внесения контаминации разными агентами, опасными для человека. Это главные тезисы, которыми мы оперируем, защищая нашу теорию о том, что растения прекрасно подходят для синтеза антител. Но даже если принимать во внимание, что использование моноклональных антител не дойдет до терапии, все же они широко применяются в различных видах диагностики. Помимо медицины, антитела используются также в молекулярной биологии как способ детекции целевого белка и в химии как способ очистки или выделения также белка или полисахарида.

Применение моноклональных антител в борьбе с раком

До недавнего времени мы работали только с аналогом трастузумаба – антитела, предназначенного для лечения HER2-позитивного рака молочной железы. Оно узнает четвертый домен этого рецептора и взаимодействует только с ним, останавливая пролиферацию клеток.

Однако хорошо известны случаи приобретения устойчивости к трастузумабу (коммерческое название – герцептин) у пациентов. Он продается в аптеках и используется в терапии рака молочной железы во всем мире. Решая эту проблему, ученые разработали еще одно антитело к этому рецептору, но взаимодействующее со вторым доменом – доменом димеризации. Его назвали пертузумаб (коммерческое название – перьета). И мы поставили перед собой задачу синтезировать это антитело. Суть терапии заключалась в том, что перьету добавляли к герцептину и их использование помогало избежать устойчивости рака только к герцептину. Только так они замедляли рост ракового образования и пролиферации клеток.

Мы озадачились темой получения пертузумаба в растениях. Для начала мы зашли в общедоступный сервис, который называется Drug Bank. В нем размещена база данных всех известных препаратов, последовательности аминокислот тех белков, которые используются в различных медицинских направлениях. В том числе в Drug Bank мы нашли последовательности пертузумаба (перьеты). Осталось лишь адаптировать ее под синтез в растении, используя интернет-ресурс для оптимизации кодонного состава. Конечно, нуклеотидная последовательность будет разной для растительной клетки и для животной, но в результате мы получаем одну и ту же аминокислотную последовательность. После того как мы получили оптимизированную нуклеотидную последовательность, мы синтезировали нуклеотидный код и вставили в вектора, которые в дальнейшем использовали для синтеза антител в растении.

Перспективы исследования моноклональных антител

Иногда возникают такие ситуации, как, например, с вирусом Эбола: патоген стремительно распространяется, заражая людей и подводя их к смерти. Что касается тестирования препаратов на людях, то известно, что во время вспышки геморрагической лихорадки Эбола в Западной Африке была острая необходимость победить болезнь как можно раньше. И в этом случае сработали антитела, которые частично получали в растениях. Это ZMapp. Его смогли использовать в качестве лекарственного средства и ввели семи больным, хотя его безопасность ранее не была проверена в тестировании на людях. У пяти пациентов состояние значительно улучшилось, и болезнь отступила. Сейчас, после удачной экстренной помощи больным, были начаты систематические исследования биобезопасности и эффективности лечения (фазы I/II) препаратом ZMapp. Хотелось бы, чтобы возможность использовать антитела, полученные в растениях, возникала не при подобных обстоятельствах. Поэтому мы будем продолжать работать над тем, чтобы полностью избавиться от сомнений в использовании антител, синтезированных в растительной клетке.

Автор – кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории генетического контроля устойчивости к стрессам Института общей генетики им. Н. И. Вавилова РАН.

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


Читать статьи по темам:

антитела генетически модифицированные растения Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

От клеточной биологии – к клеточной терапии

За исследования в области клеточной биологии были присуждены две премии Правительства Москвы для молодых учёных 2014 года в номинации «Биология и медицинские науки».

читать

О противораковых антителах на грядке – из первых рук

Интервью с Т. Комаровой и Е. Шешуковой, участницами проекта «Фундаментальные и биотехнологические аспекты взаимодействия растения и патогена», недавно получившего премию правительства Москвы для молодых учёных.

читать

Противораковые антитела на грядке

Технология, разработанная российскими исследователями, позволяет получить дешёвые и эффективные антитела против раковых клеток.

читать

Синтетические антитела

Всего три замены аминокислот в антителах к вирусу Эбола позволили эффективно бороться с тремя штаммами вируса.

читать

«Подшиться» от рака?

Подавление активности альдегиддегидрогеназ в раковых клетках приводит к накоплению в них токсичного формальдегида.

читать

«Мультитела» против гриппа

Комбинация четырёх наноантител защитил мышей от трех типов птичьего и свиного гриппа, а также от различных штаммов вирусов группы В.

читать