Et monoklonalt antistoff er et antistoff produsert av en enkelt klon av B-lymfocytter. [ 1 ] Monoklonale antistoffer ( mAB ) er identiske antistoffer fordi de produseres av bare én type celle i immunsystemet , det vil si at alle kloner kommer fra samme morcelle. [ 2 ] Det er mulig å produsere monoklonale antistoffer som binder spesifikt til ethvert molekyl med antigen karakter. Dette fenomenet er av stor nytte i biokjemi , molekylærbiologi og medisin .
Hvis en fremmed substans ( antigen ) injiseres i et menneskes kropp, vil noen av B-cellene i immunsystemet deres endres til plasmaceller og begynne å produsere antistoffer som binder seg til det antigenet. Hver B-celle produserer bare én type antistoff; dermed vil forskjellige B-lymfocytter produsere strukturelt forskjellige antistoffer som vil binde seg til forskjellige deler av antigenet. Denne naturlige fysiologiske blandingen av antistoffer er kjent som "polyklonalt" antiserum . [ referanse nødvendig ]
For å produsere monoklonale antistoffer fjernes B-celler først fra milten til et dyr som har blitt eksponert for antigenet. Disse B-cellene smelter sammen i nærvær av PEG ( polyetylenglykol ) med multippelt myelomtumorceller ( en type kreft) som kan vokse på ubestemt tid i cellekultur . Denne fusjonen gjør cellemembraner mer permeable. Disse hybridsammensmeltede cellene, kalt hybridomer , kan formere seg raskt og i det uendelige (de er tross alt tumorceller) og kan produsere store mengder antistoffer. Hybridomene fortynnes og dyrkes nok ganger til å oppnå et annet antall visse kolonier, som produserer bare én type antistoff. Antistoffer fra ulike kolonier testes for deres evne til å binde seg til et gitt antigen, for eksempel med en type test som kalles ELISA , og for å bli selektert og isolert på den mest effektive måten.
Prosessen med produksjon av monoklonalt antistoff er kompleks. Først blir milten til den immuniserte musen desintegrert, hvor B-lymfocytter akkumuleres, som har dårlig levedyktighet i kultur, og smelter sammen med myelomceller som mangler enzymer involvert i syntesen av nytt DNA, slik som tymidinkinase (TK) eller hypoxanthine guanin phosphoribosyl transferase . (HGPRT). Cellefusjonsproduktene (hybridomer) dyrkes i HAT-medium (hypoxanthin, aminopterin og tymidin) hvor de myelomatiske cellene elimineres. Bare celler som er et produkt av en fusjon mellom en lymfocytt og en myelomcelle kan vokse i HAT-kulturmedium. Hybridcellene oppnådd etter fusjonsprosessen inneholder et høyt antall kromosomer (72 fra myelomet og 40 fra B-lymfocytten) som vil gå tapt i påfølgende celledelinger til de varierer mellom 70 og 80 kromosomer . Som en konsekvens av denne prosessen, mister noen celler evnen til å skille ut antistoffer eller grunnleggende funksjoner for cellelevedyktighet. Derfor, så snart en brønn er identifisert som positiv, gjennomgår den en kloningsprosess for å forhindre vekst av ikke-produserende celler som, som er metabolsk mer effektive, ville ende opp med å dominere kulturen.
Monoklonale antistoffer kan produseres i cellekultur eller i dyr. Når celler fra et hybridom injiseres i dyrket vev som bukhinnen (peritonealhulen), produserer det svulster som syntetiserer en antistoffrik væske, kalt ascitesvæske .
Teknologien som er nødvendig for produksjon av antistoffer i fravær av immunisering av dyret er kjent. Det er den såkalte rekombinante antistoffteknologien . Fremskritt innen genteknologi har i stor grad lettet genetisk manipulasjon, produksjon, identifisering og konjugering av rekombinante antistofffragmenter, og oppnådd nye multivalente og multispesifikke antistoffer.
Disse teknologiene har muliggjort utviklingen av screeningsstrategier for monoklonale antistoffer utenfor menneskekroppen. For dette er det først og fremst nødvendig å ha enorme biblioteker av antistoffgener, vanligvis ved PCR -amplifisering av cDNA fra lymfocytter , eller, alternativt, ved in vitro -syntese av gener ved bruk av randomiserte primere ( "randomisert slingring" ). 'Screening'-metoden til disse bibliotekene må ha en effektivitet som kan sammenlignes med immunsystemets, som kan oppnås ved å eksponere antistoffene som produseres på overflaten av mikroorganismer. Eksempler på mikroorganismene som brukes er filamentøse fager som M13 eller bakterier. Denne overflatepresentasjonen gjør det mulig å etablere en fysisk kobling mellom den antigenbindende funksjonen og antistoffgenet, slik at affiniteten for antigenet gjør at mikroorganismen som bærer antistoffgenet av interesse, kan isoleres fra millioner av andre. Når den spesifikke klonen er isolert, blir den amplifisert for produksjon av antistoffet av interesse, for eksempel i E. coli . [ 3 ]
Niels K. Jerne , Georges Köhler og Cesar Milstein beskrev teknikken som muliggjorde dyrking av hybridomer eller hybridceller av B-lymfocytter med tumorplasmaceller av multippelt myelom. Med denne fusjonen av to celler, en programmert til å produsere et spesifikt antistoff, men som ikke formerer seg i det uendelige (lymfocytt) og en annen udødelig med stor vekstkapasitet, men som ikke produserer immunoglobulin (myelomcelle), kombineres nødvendig genetisk informasjon for syntesen av det ønskede antistoffet og en proteinsyntesekapasitet, som tillater dets ubestemte multiplikasjon både in vitro og in vivo . For dette bidraget mottok Jerne, Kölher og Milstein Nobelprisen i medisin i 1984. [ referanse nødvendig ]
I 2010 feiret monoklonale antistoffer 30 år siden utviklingen og sluttet å være en biologisk kuriositet for å bli en svært viktig form for behandling og diagnose ved ulike sykdommer. Det er mer enn 17 monoklonale antistoffer godkjent av FDA , men antallet monoklonale antistoffer i den kliniske utprøvingsfasen er høyt og representerer 30 prosent av forbindelsene som ble undersøkt i 2005. Svært viktig for behandling av ulike sykdommer som revmatoid artritt, ulike kreftformer, Crohns sykdom, blant annet. [ referanse nødvendig ]
polyklonalt ab | monoklonalt ab | |
epitoper de kjenner igjen | Flere | Unik |
spesifisitet | Det varierer mellom dyr og sangriaer. | Høy, varierer ikke. |
Affinitet | Variabler, mellom innrykk. | høy og uforanderlig |
Opptreden | Gjennomsnittlig konsentrasjon 1mg/ml
Varierende volum, avhengig av art. |
Lav, i vevskultur.
Høy (opptil 20 mg/ml), i ascitesvæske. |
relativ kostnad | Bass | Høy |
Tilgjengelighet | Uttømmelig | Uuttømmelig |
Produksjon | Enkel, heterogen populasjon av antistoffer | Kompleks, homogen populasjon av antistoffer. |
I henhold til deres opprinnelse er det mulig å skille fire typer monoklonale antistoffer, som hovedsakelig kjennetegnes ved deres sammensetning og deres antigenisitet i organismen:
|
|
|
|
Per datoen for denne artikkelen eksisterer det få MoAbs av sistnevnte type.
MoAbs er navngitt i henhold til de forskjellige konvensjonene som ble akseptert i henhold til internasjonale standarder (DCI), etablert av Verdens helseorganisasjon (WHO) og den offisielle amerikanske kirkesamfunnet (United States Adopted Names, USAN). [ referanse nødvendig ]
Navnene på alle monoklonale antistoffer inkluderer suffikset -mab , innledet av andre deler av ordet som har å gjøre med forskjellige faktorer som bestemmer det spesifikke målet for det monoklonale antistoffet, dets opprinnelse, typen medikament og et prefiks som bestemmer selskap produsent. [ referanse nødvendig ]
kommersielt prefiks | Diana | Opprinnelsen til mAb | medikamenttype | |
|
interleukin
(k) (ki) (slekt) Eks. Anakinra (R-IL1) |
Comp. menneskelig
(u) F.eks. Secukinumab |
monoklonalt ab
(mab) Eks. Adalimumab | |
immunsystemets mål
(l) (li) (lim) Eks. Infliximab (TNFα) |
menneskeliggjort
(zu) Eks. Natalizumab |
reseptorantagonist
(ra) Eks. Anakinra | ||
tumormål
(t) (tu) (tum) Eks. Rituximab (Lymph. B) |
Chimerical
(xi) F.eks. Rituximab |
fusjonsprotein
(cept) Eks. Abatacept |
For eksempel RI-TU-XI-MAB , et kimært (-XI-) monoklonalt antistoff (-MAB) som virker mot et tumormål (-TU-), i dette tilfellet mot B-CD20-lymfocytter, i lymfomene. [ referanse nødvendig ]
Monoklonale antistoffer (AbMo) utøver sine aktiviteter på en svært variert måte, avhengig av målene som er berørt. I sin virkning er de forskjellige typene eksisterende antistoffer, forklart ovenfor, også avgjørende viktig.
Avhengig av deres ytelse eller virkningsmekanisme, kan de klassifiseres som følger:
Alle disse kan også utføre en rekke handlinger. For eksempel:
Teknikken som ble brukt til å generere monoklonale antistoffer ble utviklet av C. Milstein og G. Kohler i 1975 og som de vant Nobelprisen for medisin og fysiologi.
Produksjonen av monoklonale antistoffer fokuserer på syntesen av en stabil cellelinje som skiller ut en bestemt type immunoglobulinisotype som virker mot et spesifikt antigen. [ referanse nødvendig ]
HybridomsynteseFor å oppnå monoklonale antistoffer mot et antigen, må hybridomer syntetiseres , en cellelinje som er et resultat av fusjon av antistoffproduserende B-celler fra et dyr, som har blitt immunisert med antigenet av interesse, og en ikke-utskillende myelomatøs tumorcelle av antistoffer, som mangler enzymet hypoxantin - guanin - fosforibosyltransferase , som øker permeabiliteten til membranen og følgelig får den til å reprodusere seg raskere. [ referanse nødvendig ]
B-celler, i en in vitro-kultur, dør i løpet av få dager. Av denne grunn brukes myelomatøse celler , med sikte på å udødeliggjøre dem.
Hybridoma egenskaper |
De overlever på ubestemt tid i kulturmedier. |
De produserer monoklonale antistoffer mot det spesifikke antigenet. |
Det er spesifikt for et enkelt antigen. |
Den kan brukes til å identifisere ukjente antigener i en prøve. |
Prosessen med hybridomdannelse hos mus er forklart i detalj i følgende skjema:
Siden introduksjonen av de første monoklonale antistoffene oppnådd ved hybridomteknikken, har det blitt observert at sterke avvisningsresponser produseres fordi de er av animalsk opprinnelse (mus), spesielt i terapier som krever langvarig behandling, siden immunsystemet identifiserer dem som mennesker fremmede og reagerer for å ødelegge dem, så dens terapeutiske effekt er klart redusert. For å overvinne dette problemet ble bruk av rekombinante DNA-teknikker og molekylærbiologi igangsatt.
De kan også presentere mulige bivirkninger som nefrotoksisitet, anafylaktiske reaksjoner , etc. Derfor er det endelige målet å oppnå antistoffer som har den maksimale andelen av menneskelig opprinnelse, og minimerer enhver type reaksjon som kan genereres. Som konklusjon, skaff humane monoklonale antistoffer.
Ulike teknikker er utviklet for å tilby løsninger på den første umuligheten av å oppnå fullstendig humane monoklonale antistoffer, blant annet transformasjon av humane B-lymfocytter i kultur ved bruk av Epstein-Barr-viruset , bruk av mus med alvorlig kombinert immunsvikt, bruk av transgene mus, eller rekombinante DNA-teknikker . Alle disse teknikkene har gitt forskjellige ulemper som har gjort det umulig å endelig utvikle humane monoklonale antistoffer.
Derfor, i genereringen av MoAbs for klinisk bruk hos mennesker, er en grunnleggende prosess å humanisere antistoffene, som vil fokusere på å opprettholde bindingsspesifisiteten til disse antistoffene, men redusere deres immunogenisitet. Denne humaniseringsprosessen består av to faser: å oppnå kimære og humaniserte antistoffer.
Monoklonale antistoffer, når de kombineres med andre molekyler, øker deres effektivitet i deres bruk for terapi. Disse molekylene (peptider og terapeutiske proteiner) gir problemer når de introduseres i kroppen, på grunn av deres toksisitet og nedbrytning. Dens forening med monoklonale Abs optimerer effekten.
Denne forbedringen av antistoffer skjer primært på to nivåer:
Når det først er produsert monoklonale antistoffer som binder seg til visse stoffer, kan disse brukes til å påvise tilstedeværelsen og mengden av dette stoffet, takket være Western blot -testen , som påviser et stoff i en løsning, eller med en immunfluorescenstest . , som påviser et stoff i en hel celle. Monoklonale antistoffer brukes også til å rense et stoff med teknikker som kalles immunutfelling og kromatografi .
Monoklonale antistoffer viser en rekke fordeler i forhold til polyklonale antistoffer; for eksempel:
Monoklonale antistoffer brukes på mange felt; for eksempel:
Eksempler:
Rituximab (Rituxan) | CD20 | CD20-proteinet som finnes i B-lymfocytter er av stor betydning for utviklingen av sykdommen, da det er en tumormarkør.I dette tilfellet angripes det av antistoffet, noe som klart reduserer aktiviteten. |
Alemtuzumab (Campath) | CD52 | CD52-proteinet (også "cluster of differentiation") finnes på B- og T-lymfocytter, monocytter og blodplater, men ikke på hematopoietiske celler; derfor dens store betydning og interesse. |
Det er flere og flere monoklonale antistoffer som har terapeutisk nytte ved mange sykdommer som kreft, organtransplantasjonsavstøtning, autoimmune sykdommer, allergier og reverserer effekten av dabigatran, et antikoagulant, slik tilfellet er med idarucizumab. [ 4 ]
monoklonalt antistoff | Antigen | Virkningsmekanismen | Indikasjoner |
---|---|---|---|
Abciximab | Gpllb/llla glykoprotein | Hemmer blodplateaggregering . | Antitrombotisk ved koronare og angioplastiske intervensjoner |
Adalimumab | TNF -alfa | Hemmer den proinflammatoriske effekten av TNF-alfa. | Crohns sykdom , revmatoid artritt , ankylopoietisk spondylitt , psoriasis . |
alemtuzumab | CD52 | Antistoffavhengig cellemediert cytotoksisitet (ADCC), CDC. | Kronisk B-lymfoid leukemi |
Basiliximab | CD25 | Det hemmer aktiveringen av T-lymfocytter mediert av CD25. | Forebygging av akutt avstøtning ved nyretransplantasjon |
Bevacizumab | VEGF -A | Hemmer den proangiogene effekten av VEGF-A. | Tykktarmskreft |
Cetuximab | EGFR | Blokkerer EGF - binding til sin reseptor på tumorceller og deres spredning ADCC, CDC. | Tykktarmskreft |
Clenoliximab | CD4 | Leddgikt | |
Crenezumab | Det virker ved å nøytralisere β-amyloidproteinet . | Det brukes eksperimentelt for behandling av Alzheimers sykdom. | |
Daclizumab | CD25 | Det hemmer aktiveringen av T-lymfocytter , mediert av CD25. | Forebygging av akutt avstøtning ved nyretransplantasjon |
Denosumab | RANKL | Osteoklasthemming _ | Osteoporose hos postmenopausale kvinner med høy risiko for brudd |
Dupilumab | IL4 og IL13 reseptorer | Blokkerer den inflammatoriske responsen, mediert av interleukin 4 og 13. | Atopisk dermatitt |
Eculizumab | Det blokkerer komplementsystemet, og binder seg til C5. |
Paroksysmal nattlig hemoglobinuri , hemolytisk uremisk syndrom , myasthenia gravis . | |
Edrecolomab | EpCAM, ADCC, CDC | Hemmer vekstfaktorreseptorer . | Tykktarmskreft |
Efalizumab | CD11a | Det hemmer adhesjonen av T-lymfocytter til endotelet og deres aktivering. | Psoriasis , trukket tilbake fra markedet |
emicizumab | Den aktiverer den manglende faktor IX, nødvendig for effektiv hemostase . | hemofili A | |
Pirferidon [ 5 ] | CTGB | Hemmer bindevevsvekstfaktornivåer | Lungefibrose |
Gemtuzumab | CD33 | Cytotoksisk effekt på grunn av DNA- skade og apoptose | AML |
Ibritumomab | CD20 | Strålebehandling , ADCC, CDC, apoptose | Non-Hodgkin lymfom |
Idarucizumab | Dabigatran | Det reverserer antikoagulasjonen produsert av dabigatran på minutter. | slutter å blø |
Infliximab | TNF -alfa | Hemmer den proinflammatoriske effekten av TNF-alfa. | Crohns sykdom , Revmatoid artritt , Ankylopoietisk spondylitt , Psoriasis |
Ipilimumab | CTLA4 | Det hemmer kontrollen av T-celleaktivitet. | metastatisk melanom |
Muromonab | CD 3 | immundempende middel; anergi og apoptose av T-lymfocytter, etter deres aktivering. | Behandling av akutt transplantasjonsavvisning |
Ofatumumab | CD20 | produserer apoptose. | Kronisk lymfatisk leukemi , follikulær non-Hodgkins lymfom , revmatoid artritt og multippel sklerose . |
Omalizumab | IgE | Reduserer IgE-nivåer i sirkulasjonen, blokkerer binding til reseptorene. | allergisk astma |
Palivizumab | RSV F-protein | passiv immunterapi | Profylakse av respiratorisk syncytial virussykdom hos barn |
Ranibizumab | VEGF | Hemmer den proangiogene effekten av VEGF. | Eksudativ -type aldersrelatert makuladegenerasjon |
Rituximab | CD20, ADCC, CDC | Gir apoptose . | Non -Hodgkins lymfom , kronisk lymfatisk leukemi |
Tositumomab | CD20 | Strålebehandling, ADCC, CDC, lysosomavhengig drap og homotypisk, ikke-apoptotisk, ikke-autofagisk adhesjon | Non-Hodgkin lymfom |
Trastuzumab | ErbB2 /nev | Det hemmer spredningen av tumorceller mediert av ErbB2 og ADCC. | metastatisk brystkreft |
ublituximab | CD20 | produserer apoptose. | Non -Hodgkins lymfom , kronisk lymfatisk leukemi |
De siste årene har det vært mange flere FDA-godkjente monoklonale antistoffer. [ 6 ]