ما هي هندسة الأجسام المضادة؟

بفضل هندسة الأجسام المضادة، أصبح من الممكن تعديل الحجم الجزيئي، والحركية الدوائية، والمناعة، وألفة الارتباط، والنوعية، ووظيفة المؤثر للأجسام المضادة. بعد تخليق الأجسام المضادة، يُضفي الارتباط النوعي للأجسام المضادة قيمةً عاليةً في التشخيص والعلاج السريري. ومن خلال هندسة الأجسام المضادة، يُمكنها تلبية احتياجات التطوير المبكر للأدوية والتشخيص.

الغرض من هندسة الأجسام المضادة هو تصميم وإنتاج وظائف محددة للغاية ومستقرة لا تستطيع الأجسام المضادة الطبيعية تحقيقها، مما يضع الأساس لإنتاج الأجسام المضادة العلاجية.

بفضل خبرتها الواسعة في مشاريع هندسة الأجسام المضادة، تُقدم شركة ألفا لايف تيك خدمات مُخصصة للأجسام المضادة وحيدة النسيلة ومتعددة النسيلة لأنواع مُتعددة، بالإضافة إلى خدمات إنشاء وفحص مكتبات الأجسام المضادة المُستخدمة لعرض البكتيريا العاثية. تُقدم ألفا لايف تيك لعملائها أجسامًا مضادة حيوية مُشابهة عالية الجودة ومنتجات بروتين مُعاد تركيبها، بالإضافة إلى الخدمات المُماثلة، لإنتاج أجسام مضادة فعالة وعالية التخصص ومستقرة. باستخدام منصات شاملة للأجسام المضادة والبروتينات وأنظمة عرض البكتيريا العاثية، نُقدم خدمات تُغطي مراحل إنتاج الأجسام المضادة، بما في ذلك الخدمات الفنية مثل إضفاء الصفة الإنسانية على الأجسام المضادة، وتنقيتها، وتسلسلها، والتحقق من صحتها.

ترتبط المرحلة الرائدة في هندسة الأجسام المضادة بتكنولوجيتين:

--تكنولوجيا الحمض النووي المؤتلف

--تكنولوجيا الورم الهجين

يرتبط التطور السريع في هندسة الأجسام المضادة بثلاث تقنيات مهمة:

--تكنولوجيا استنساخ الجينات والتفاعل البوليميرازي المتسلسل

--التعبير عن البروتين: يتم إنتاج البروتينات المعاد تركيبها بواسطة أنظمة التعبير مثل الخميرة والفيروسات ذات الشكل العصوي والنباتات

--التصميم الهيكلي بمساعدة الحاسوب

تم إضفاء سمة بشرية على الجيل الأول من الأجسام المضادة لإنتاج أجسام مضادة هجينة، حيث رُبطت المنطقة المتغيرة من الأجسام المضادة وحيدة النسيلة للفأر بالمنطقة الثابتة لجزيئات IgG البشرية. زُرعت منطقة ربط المستضد (CDR) من الجيل الثاني من الأجسام المضادة وحيدة النسيلة للفأر في IgG البشرية. باستثناء منطقة CDR، فإن جميع الأجسام المضادة الأخرى تكاد تكون بشرية، وقد بُذلت جهود لتجنب إحداث استجابات مضادة للفأر البشرية (HAMA) عند استخدام أجسام مضادة مستنسخة للفأر لعلاج البشر.

 

لبناء مكتبة عرض العاثيات، تتمثل الخطوة الأولى في الحصول على الجينات التي تُشفّر الأجسام المضادة، والتي يمكن عزلها من الخلايا البائية للحيوانات المُحصّنة (بناء المكتبة المناعية)، أو استخلاصها مباشرةً من الحيوانات غير المُحصّنة (بناء المكتبة الطبيعية)، أو حتى تجميعها في المختبر باستخدام شظايا جينات الأجسام المضادة (بناء المكتبة الاصطناعية). بعد ذلك، تُضخّم الجينات بواسطة تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR)، وتُدرج في البلازميدات، ويُعبّر عنها في أنظمة مضيفة مناسبة (التعبير عن الخميرة (عادةً بيتشيا باستوريس)، والتعبير عن بدائيات النوى (عادةً الإشريكية القولونية)، والتعبير عن الخلايا الثديية، والتعبير عن الخلايا النباتية، والتعبير عن الخلايا الحشرية المصابة بفيروسات عصوية الشكل). وأكثرها شيوعًا هو نظام التعبير عن الإشريكية القولونية، الذي يدمج تسلسلًا محددًا للأجسام المضادة المُشفّرة على العاثية ويُشفّر أحد بروتينات غلاف العاثية (pIII أو pVIII). اندماج الجينات، ويُعرض على سطح العاثيات البكتيرية. يتمثل جوهر هذه التقنية في بناء مكتبة لعرض العاثيات، تتميز عن المكتبات الطبيعية بإمكانية ارتباطها النوعي. بعد ذلك، تُفحص الأجسام المضادة ذات خصوصية المستضد من خلال عملية اختيار بيولوجي، وتُثبّت المستضدات المستهدفة، وتُغسل العاثيات غير المرتبطة بشكل متكرر، وتُغسل العاثيات المرتبطة لمزيد من الإثراء. بعد ثلاث جولات أو أكثر من التكرار، تُعزل الأجسام المضادة عالية الخصوصية والألفة.

الشكل 3: بناء مكتبة الأجسام المضادة وفحصها

يمكن استخدام تقنية الحمض النووي المُعاد التركيب لإنتاج شظايا الأجسام المضادة. في البداية، لا يمكن تحليل أجسام Fab المضادة إلا بواسطة البروتياز المعدي لإنتاج شظايا (Fab ') 2، والتي تُهضم بعد ذلك بواسطة الباباين لإنتاج شظايا Fab فردية. تتكون شظية Fv من VH وVL، وهما ضعيفا الاستقرار بسبب غياب روابط ثنائي الكبريتيد. لذلك، يرتبط VH وVL معًا عبر ببتيد قصير من 15 إلى 20 حمضًا أمينيًا لتكوين جسم مضاد لشظية متغيرة السلسلة أحادية (scFv) بوزن جزيئي يبلغ حوالي 25 كيلو دالتون.

أوضحت دراسة بنية الأجسام المضادة في الإبل (الجمل، واللياما، والألبكة) أن الأجسام المضادة تحتوي فقط على سلاسل ثقيلة، ولا تحتوي على سلاسل خفيفة، ولذلك تُسمى أجسامًا مضادة للسلسلة الثقيلة (hcAb). يُطلق على النطاق المتغير للأجسام المضادة للسلسلة الثقيلة اسم الأجسام المضادة أحادية النطاق أو الأجسام النانوية أو VHH، ويبلغ وزنها 12-15 كيلو دالتون. وبصفتها مونومرات، لا تحتوي على روابط ثنائية الكبريتيد، وهي مستقرة للغاية، وذات ألفة عالية جدًا للمستضدات.

الشكل 5: الأجسام المضادة للسلسلة الثقيلة وVHH/الأجسام النانوية

يستخدم التعبير الحر للخلايا التعبير عن الحمض النووي الطبيعي أو الاصطناعي لتحقيق تخليق البروتين في المختبر، وعادةً ما يستخدم نظام التعبير الخاص ببكتيريا الإشريكية القولونية. ينتج هذا التعبير البروتينات بسرعة، متجنبًا العبء الأيضي والسمية الخلوية على الخلايا عند إنتاج كميات كبيرة من البروتينات المُؤتلفة في الجسم الحي. كما يمكنه إنتاج بروتينات يصعب تخليقها، مثل تلك التي يصعب تعديلها بعد الترجمة أو تخليق بروتينات الأغشية.