ما هي هندسة الأجسام المضادة؟

بفضل هندسة الأجسام المضادة، أصبح من الممكن تعديل الحجم الجزيئي، والحركية الدوائية، والقدرة على إثارة الاستجابة المناعية، وقوة الارتباط، والنوعية، والوظيفة الفعالة للأجسام المضادة. بعد تصنيع الأجسام المضادة، يُضفي ارتباطها النوعي عليها قيمةً عاليةً في التشخيص والعلاج السريري. ومن خلال هندسة الأجسام المضادة، يمكن تلبية احتياجات التطوير المبكر للأدوية والتشخيص.

إن الغرض من هندسة الأجسام المضادة هو تصميم وإنتاج وظائف مستقرة ومحددة للغاية لا تستطيع الأجسام المضادة الطبيعية تحقيقها، مما يمهد الطريق لإنتاج الأجسام المضادة العلاجية.

تُقدّم شركة ألفا لايف تيك، بخبرتها الواسعة في هندسة الأجسام المضادة، خدمات مُخصصة لإنتاج الأجسام المضادة أحادية النسيلة ومتعددة النسائل لأنواع متعددة، بالإضافة إلى خدمات بناء مكتبات الأجسام المضادة بتقنية عرض العاثيات وفحصها. كما تُوفّر ألفا لايف تيك لعملائها أجسامًا مضادة حيوية مُماثلة عالية الجودة ومنتجات بروتينية مُعاد تركيبها، إلى جانب الخدمات المُصاحبة، لإنتاج أجسام مضادة فعّالة وعالية التخصص ومستقرة. ومن خلال استخدام منصات شاملة للأجسام المضادة والبروتينات وأنظمة عرض العاثيات، نُقدّم خدمات تُغطي جميع مراحل إنتاج الأجسام المضادة، بما في ذلك الخدمات التقنية مثل تحويل الأجسام المضادة إلى أجسام مضادة بشرية، وتنقية الأجسام المضادة، وتسلسلها، والتحقق من صحتها.

ترتبط المرحلة الرائدة في هندسة الأجسام المضادة بتقنيتين:

تقنية الحمض النووي المؤتلف

تقنية الهيبريدوما

يرتبط التطور السريع لهندسة الأجسام المضادة بثلاث تقنيات مهمة:

تقنية استنساخ الجينات وتفاعل البوليميراز المتسلسل

التعبير عن البروتين: يتم إنتاج البروتينات المؤتلفة بواسطة أنظمة التعبير مثل الخميرة والفيروسات العصوية الشكل والنباتات

التصميم الإنشائي بمساعدة الحاسوب

تم تأصيل الجيل الأول من الأجسام المضادة لإنتاج أجسام مضادة هجينة، حيث تم ربط المنطقة المتغيرة من الأجسام المضادة وحيدة النسيلة الفأرية بالمنطقة الثابتة من جزيئات IgG البشرية. ثم زُرعت منطقة ارتباط المستضد (CDR) من الجيل الثاني من الأجسام المضادة وحيدة النسيلة الفأرية في IgG البشري. وباستثناء منطقة CDR، فإن جميع الأجسام المضادة الأخرى هي أجسام مضادة بشرية تقريبًا، وقد بُذلت جهود لتجنب تحفيز استجابات الأجسام المضادة البشرية المضادة للفأر (HAMA) عند استخدام الأجسام المضادة المستنسخة من الفأر لعلاج البشر.

 

لإنشاء مكتبة عرض العاثيات، تتمثل الخطوة الأولى في الحصول على الجينات المشفرة للأجسام المضادة، والتي يمكن عزلها من الخلايا البائية للحيوانات المحصنة (إنشاء مكتبة مناعية)، أو استخلاصها مباشرة من الحيوانات غير المحصنة (إنشاء مكتبة طبيعية)، أو حتى تجميعها في المختبر مع أجزاء من جينات الأجسام المضادة (إنشاء مكتبة اصطناعية). بعد ذلك، تُضخّم الجينات بواسطة تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR)، وتُدخل في بلازميدات، وتُعبّر عنها في أنظمة مضيفة مناسبة (التعبير في الخميرة (عادةً Pichia pastoris)، والتعبير في بدائيات النوى (عادةً E. coli)، والتعبير في خلايا الثدييات، والتعبير في الخلايا النباتية، والتعبير في خلايا الحشرات المصابة بفيروسات عصوية الشكل). يُعد نظام التعبير في E. coli الأكثر شيوعًا، حيث يدمج تسلسلًا محددًا لتشفير الأجسام المضادة على العاثية، ويُشفّر أحد بروتينات غلاف العاثية (pIII أو pVIII). يتم دمج الجينات وعرضها على سطح العاثيات. يكمن جوهر هذه التقنية في إنشاء مكتبة عرض العاثيات، والتي تتميز عن المكتبات الطبيعية بقدرتها على الارتباط النوعي. بعد ذلك، تُفحص الأجسام المضادة ذات الخصوصية تجاه المستضدات من خلال عملية انتقاء بيولوجي، حيث تُثبّت المستضدات المستهدفة، وتُغسل العاثيات غير المرتبطة بشكل متكرر، ثم تُغسل العاثيات المرتبطة لمزيد من التخصيب. بعد ثلاث جولات أو أكثر من التكرار، تُعزل الأجسام المضادة ذات الخصوصية العالية والألفة العالية.

الشكل 3: بناء مكتبة الأجسام المضادة وفحصها

يمكن استخدام تقنية الحمض النووي المؤتلف لإنتاج أجزاء الأجسام المضادة. في البداية، لا يمكن تحلل الأجسام المضادة من نوع Fab إلا بواسطة البروتياز المعدي لإنتاج أجزاء (Fab')2، والتي تُهضم بدورها بواسطة البابايين لإنتاج أجزاء Fab منفردة. يتكون جزء Fv من VH وVL، وهما غير مستقرين بسبب غياب روابط ثنائي الكبريتيد. لذلك، يتم ربط VH وVL معًا عبر ببتيد قصير يتكون من 15-20 حمضًا أمينيًا لتكوين جسم مضاد أحادي السلسلة متغير (scFv) بوزن جزيئي يبلغ حوالي 25 كيلو دالتون.

أظهرت دراسة بنية الأجسام المضادة في فصيلة الجمليات (الجمل، واللاما، والألبكة) أن الأجسام المضادة تتكون من سلاسل ثقيلة فقط، ولا تحتوي على سلاسل خفيفة، ولذلك تُسمى بالأجسام المضادة ذات السلسلة الثقيلة (hcAb). يُطلق على النطاق المتغير للأجسام المضادة ذات السلسلة الثقيلة اسم الأجسام المضادة أحادية النطاق، أو الأجسام النانوية، أو VHH، ويبلغ حجمها 12-15 كيلو دالتون. وبصفتها جزيئات أحادية، فهي لا تحتوي على روابط ثنائية الكبريتيد، وتتميز بثباتها العالي، ولها ألفة شديدة للمستضدات.

الشكل 5: الأجسام المضادة ذات السلسلة الثقيلة وVHH/الأجسام النانوية

تعتمد تقنية التعبير الخلوي الحر على التعبير عن الحمض النووي الطبيعي أو الاصطناعي لتحقيق تخليق البروتين في المختبر، وعادةً ما تستخدم نظام التعبير في بكتيريا الإشريكية القولونية. تُنتج هذه التقنية البروتينات بسرعة، وتتجنب العبء الأيضي والسمية الخلوية على الخلايا عند إنتاج كميات كبيرة من البروتينات المؤتلفة داخل الخلايا الحية. كما يمكنها إنتاج بروتينات يصعب تخليقها، مثل تلك التي يصعب تعديلها بعد الترجمة أو تخليق البروتينات الغشائية.