Моноклональные антитела. 
Основы биотехнологии. В 2 ч. Часть 2 -

Моноклональные антитела (МА) — это антитела, вырабатываемые иммунными клетками, принадлежащими к одному клеточному клону, т. е. произошедшими из одной клетки-предшественницы. Они могут быть выработаны почти на любое вещество, которое антитело будет специфически связывать. Их можно далее использовать для обнаружения этого вещества или его очистки.

Моноклональные антитела широко применяют в биохимии, молекулярной биологии и медицине. Если их используют в качестве лекарства, то название последнего оканчивается на — mab (от англ, monoclonal antibody).

Впервые методика получения моноклональных антител с помощью гибридомной технологии была опубликована в 1975 г. Ж. Келером и С. Милыптейном, которые в 1984 г. получили за ее создание Нобелевскую премию. Именно они, предварительно введя в организм антиген и вызвав таким образом иммунный ответ, извлекли лимфоидную клетку, продуцирующую соответствующие антитела, и объединили ее с клеткой опухоли (миеломы) (рис. 6.15). В результате получился непрерывно делящийся клеточный гибрид (гибридома), способный синтезировать антитела с заданной специфичностью. Гибридома унаследовала от нормальной клетки способность к синтезу антител, а от опухолевой — бессмертие и способность к неограниченному и бесконтрольному росту.

В действительности продуцировать антитела способны только единичные гибридомные клетки. Их необходимо выделять и размножать клонированием. После тестирования клонов на способность образовывать антитела отбирают положительные культуры, которые снова клонируют и подвергают последующей селекции (рис. 6.16). В результате получают гибридому, продуцирующую моноклональные антитела. Производство моноклональных антител этими клетками осуществляют in vitro в биореакторе или in vivo в асцитной жидкости мыши. Таким способом получают моноклональные антитела к определенным антигенам бактерий или вирусов, опухолевых клеток, лимфоцитов, а также к гормонам, ферментам, медиаторам и т. д.

Рис. 6.15. Схема получения моноклональных антител (по В. П. Комову и В. Н. Шведовой, 2004):

• 1 — иммунизация; 2 — выделение клеток селезенки; 3 — получение культуры миеломных клеток; 4 — гибридизация (слияние); 5 — селекция гибридом; 6 — отбор положительных клонов; 7 — культивирование; 8 — производство моноклональных тел in vitro в биореакторе;
• 9 — получение моноклональных антител

С появлением моноклональных антител в биологии и медицине началась эпоха современных исследований высочайшей точности. Специфичность антител делает их мощными диагностическими инструментами, которые позволяют определить наличие минимального количества искомых субстанций. В настоящее время моноклональные антитела используют для:

• — обнаружения загрязнителей окружающей среды;
• — проверки пищевых продуктов на наличие опасных микроорганизмов;

Рис. 6.16. Скрининг клеток, вырабатывающих моноклональные антитела (по Б. Глику и Дж. Пастернаку, 2002)

• — распознавания злокачественных клеток среди нормальных;
• — аналитических целей — как «иммунологический микроскоп» с чрезвычайно высоким разрешением;
• — диагностики инфекционных заболеваний человека, животных и растений, а также в биотехнологии в качестве лигандов для аффинной хроматографии.

Уже сейчас препараты моноклональных антител широко применяют в лабораторной диагностике многих заболеваний как диагностические тест-системы.

Современная диагностика злокачественных новообразований крови немыслима без моноклональных антител. Их используют для определения иммунного статуса пациентов, диагностики и контроля эффективности лечения онкологических заболеваний, диагностики бактериальных и вирусных инфекций (гепатиты, А и С, простой герпес, клещевой энцефалит, цитомегаловирусная инфекция, ВИЧ), для определения биологически активных веществ — белков крови, гормонов, ростовых факторов, клеточных рецепторов, медиаторов воспаления и др. Для исследования локализации злокачественного новообразования и степени метастазирования используют метод введения в организм специфичных к определенной опухолевой клеточной популяции моноклональных антител, связанных с радиоактивными изотопами.

Моноклональные антитела незаменимы при диагностике заболеваний, но могут быть использованы и в качестве высокоспецифичных терапевтических средств. Они могут осуществлять избирательную доставку химиотерапевтических агентов к клеткам опухоли, не затрагивая при этом здоровые клетки организма. В настоящее время уже создано и успешно применяется в клинической практике несколько лекарственных препаратов, содержащих моноклональные антитела.

Существуют также моноклональные антитела для лечения аутоиммунных заболеваний и реакций отторжения трансплантата. В этих случаях действие моноклональных антител направлено против клеток иммунной системы, участвующих в патологических процессах; другие иммунные механизмы при этом не страдают.

Предпринимаются попытки связать моноклональные антитела с противоопухолевыми препаратами, такими, как доксорубицин или рицины. Это обеспечит адресную доставку токсичного препарата к опухолевым клеткам, позволит прицельно (направленно) обнаруживать и уничтожать их, не повреждая здоровые ткани.

Таким образом, работы по получению новых моноклональных антител в целях создания на их основе лекарственных и диагностических средств очень перспективны. Они позволят вывести практическую медицину на качественно новый уровень. Терапия с помощью моноклональных антител эффективна, очень специфична, т. е. нацелена только на определенный патологический механизм, являющийся причиной заболевания, и, следовательно, сравнительно безопасна.

Одна из причин ограниченного применения этого метода терапии заключается в том, что мышиные антитела зачастую распознаются иммунной системой человека. Развивающийся при этом иммунный ответ не только выводит терапевтические антитела из организма, он может приводить к поражению почек. Для снижения проблемы возникновения человеческих антимышиных антител (НАМА) разработчики лекарственных средств используют химерные или гуманизированные антитела. Для создания химерного антитела антигенсвязывающие зоны (вариабельные домены) мышиного антитела объединяют с эффекторными зонами (константными доменами) человеческого антитела. Для создания человеческого антитела только аминокислоты, образующие зону, взаимодействующую с антигеном (гипервариабельные регионы), заменяют соответствующими аминокислотами мышиного антитела. К препаратам, синтезируемым описанным методом, относятся Zenapax, Vitaxin, Mylotarg, Herceptin и Xolair.

Тем не менее преимущества применения моноклональных антител очевидны, что обусловило производство их в промышленном масштабе.

На сегодняшний день 20% биофармацевтических препаратов являются продуктами гибридомной технологии. Всего в мире на различных стадиях разработки находится свыше 350 лекарственных средств, содержащих моноклональные антитела, 70% из них проходят клинические испытания. По прогнозам, к 2010 г. на рынке появится более 100 новых препаратов на основе моноклональных антител с общим объемом продаж около 50 млрд долларов.

Ряд фармацевтических фирм США, Европы и Японии производят диагностические наборы, моноклональные антитела для терапии заболеваний и лабораторной техники, а также для научных целей.