Τι είναι η Μηχανική Αντισωμάτων;

Με τη βοήθεια της μηχανικής αντισωμάτων, κατέστη δυνατή η τροποποίηση του μοριακού μεγέθους, της φαρμακοκινητικής, της ανοσογονικότητας, της συγγένειας σύνδεσης, της εξειδίκευσης και της τελεστικής λειτουργίας των αντισωμάτων. Μετά τη σύνθεση αντισωμάτων, η ειδική σύνδεση των αντισωμάτων τα καθιστά εξαιρετικά πολύτιμα στην κλινική διάγνωση και θεραπεία. Μέσω της μηχανικής αντισωμάτων, μπορούν να καλύψουν τις ανάγκες της πρώιμης ανάπτυξης φαρμάκων και διαγνωστικών μεθόδων.

Ο σκοπός της μηχανικής αντισωμάτων είναι ο σχεδιασμός και η παραγωγή εξαιρετικά εξειδικευμένων, σταθερών λειτουργιών που δεν μπορούν να επιτύχουν τα φυσικά αντισώματα, θέτοντας τα θεμέλια για την παραγωγή θεραπευτικών αντισωμάτων.

Η Alpha Lifetech, με την εκτεταμένη εμπειρία της σε έργα μηχανικής αντισωμάτων, μπορεί να παρέχει εξατομικευμένες υπηρεσίες μονοκλωνικών και πολυκλωνικών αντισωμάτων για πολλαπλά είδη, καθώς και υπηρεσίες κατασκευής και διαλογής βιβλιοθήκης αντισωμάτων απεικόνισης φάγων. Η Alpha Lifetech μπορεί να παρέχει στους πελάτες ποιοτικά βιοομοειδή αντισώματα και προϊόντα ανασυνδυασμένης πρωτεΐνης, καθώς και αντίστοιχες υπηρεσίες, για την παραγωγή αποτελεσματικών, εξαιρετικά εξειδικευμένων και σταθερών αντισωμάτων. Χρησιμοποιώντας ολοκληρωμένες πλατφόρμες αντισωμάτων, πρωτεϊνών και συστημάτων απεικόνισης φάγων, παρέχουμε υπηρεσίες που καλύπτουν την ανοδική και την καθοδική πορεία της παραγωγής αντισωμάτων, συμπεριλαμβανομένων τεχνικών υπηρεσιών όπως η εξανθρωποποίηση αντισωμάτων, ο καθαρισμός αντισωμάτων, η αλληλούχιση αντισωμάτων και η επικύρωση αντισωμάτων.

Το πρωτοποριακό στάδιο της μηχανικής αντισωμάτων σχετίζεται με δύο τεχνολογίες:

--Τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA

--Τεχνολογία υβριδώματος

Η ραγδαία ανάπτυξη της μηχανικής αντισωμάτων σχετίζεται με τρεις σημαντικές τεχνολογίες:

--Τεχνολογία κλωνοποίησης γονιδίων και αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης

--Έκφραση πρωτεϊνών: Οι ανασυνδυασμένες πρωτεΐνες παράγονται από συστήματα έκφρασης όπως ζυμομύκητες, ραβδόμορφους ιούς και φυτά

--Σχεδιασμός κατασκευών με τη βοήθεια υπολογιστή

Η πρώτη γενιά αντισωμάτων εξανθρωπίστηκε για την παραγωγή χιμαιρικών αντισωμάτων, όπου η μεταβλητή περιοχή των μονοκλωνικών αντισωμάτων ποντικού συνδέθηκε με τη σταθερή περιοχή των ανθρώπινων μορίων IgG. Η περιοχή δέσμευσης αντιγόνου (CDR) του μονοκλωνικού αντισώματος ποντικού δεύτερης γενιάς μεταμοσχεύτηκε σε ανθρώπινη IgG. Εκτός από την περιοχή CDR, όλα τα άλλα αντισώματα είναι σχεδόν ανθρώπινα αντισώματα και καταβλήθηκαν προσπάθειες για την αποφυγή πρόκλησης αποκρίσεων ανθρώπινων αντισωμάτων κατά ποντικού (HAMA) κατά τη χρήση κλώνων αντισωμάτων ποντικού για ανθρώπινη θεραπεία.

 

Για την κατασκευή μιας βιβλιοθήκης εμφάνισης φάγων, το πρώτο βήμα είναι η απόκτηση των γονιδίων που κωδικοποιούν αντισώματα, τα οποία μπορούν να απομονωθούν από Β κύτταρα ανοσοποιημένων ζώων (κατασκευή ανοσολογικής βιβλιοθήκης), να εξαχθούν απευθείας από μη ανοσοποιημένα ζώα (κατασκευή φυσικής βιβλιοθήκης) ή ακόμα και να συναρμολογηθούν in vitro με θραύσματα γονιδίων αντισωμάτων (κατασκευή συνθετικής βιβλιοθήκης). Στη συνέχεια, τα γονίδια ενισχύονται με PCR, εισάγονται σε πλασμίδια και εκφράζονται σε κατάλληλα συστήματα ξενιστών (έκφραση ζύμης (συνήθως Pichia pastoris), προκαρυωτική έκφραση (συνήθως E. coli), έκφραση κυττάρων θηλαστικών, έκφραση φυτικών κυττάρων και έκφραση κυττάρων εντόμων μολυσμένων με ραβδόμορφους ιούς). Το πιο συνηθισμένο είναι το σύστημα έκφρασης E. coli, το οποίο ενσωματώνει μια συγκεκριμένη αλληλουχία αντισώματος που κωδικοποιεί στον φάγο και κωδικοποιεί μία από τις πρωτεΐνες του κελύφους του φάγου (pIII ή pVIII). Η σύντηξη γονιδίων και εμφανίζεται στην επιφάνεια των βακτηριοφάγων. Ο πυρήνας αυτής της τεχνολογίας είναι η κατασκευή μιας βιβλιοθήκης εμφάνισης φάγων, η οποία έχει το πλεονέκτημα έναντι των φυσικών βιβλιοθηκών στο ότι μπορεί να έχει ειδική σύνδεση. Στη συνέχεια, τα αντισώματα με ειδικότητα αντιγόνου ελέγχονται μέσω μιας βιολογικής διαδικασίας επιλογής, τα αντιγόνα-στόχοι σταθεροποιούνται, οι μη συνδεδεμένοι φάγοι απομακρύνονται επανειλημμένα και οι συνδεδεμένοι φάγοι απομακρύνονται για περαιτέρω εμπλουτισμό. Μετά από τρεις ή περισσότερους γύρους επανάληψης, απομονώνονται αντισώματα υψηλής ειδικότητας και υψηλής συγγένειας.

Σχήμα 3: Κατασκευή και έλεγχος βιβλιοθήκης αντισωμάτων

Η τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία θραυσμάτων αντισωμάτων. Τα αντισώματα Fab μπορούν αρχικά να υδρολυθούν μόνο από γαστρική πρωτεάση για να παράγουν θραύσματα (Fab')2, τα οποία στη συνέχεια χωνεύονται από παπαΐνη για να δημιουργήσουν μεμονωμένα θραύσματα Fab. Το θραύσμα Fv αποτελείται από VH και VL, τα οποία έχουν κακή σταθερότητα λόγω της απουσίας δισουλφιδικών δεσμών. Επομένως, τα VH και VL συνδέονται μεταξύ τους μέσω ενός βραχέος πεπτιδίου 15-20 αμινοξέων για να σχηματίσουν ένα αντίσωμα μεταβλητού θραύσματος μονής αλυσίδας (scFv) με μοριακό βάρος περίπου 25KDa.

Η μελέτη της δομής των αντισωμάτων στις καμηλίδες (καμήλες, λιαμά και αλπακά) έχει διευκρινίσει ότι τα αντισώματα έχουν μόνο βαριές αλυσίδες και όχι ελαφριές αλυσίδες, εξ ου και ονομάζονται αντισώματα βαριάς αλυσίδας (hcAb). Η μεταβλητή περιοχή των αντισωμάτων βαριάς αλυσίδας ονομάζεται αντισώματα μονού τομέα ή νανοσώματα ή VHH, με μέγεθος 12-15 kDa. Ως μονομερή, δεν έχουν δισουλφιδικούς δεσμούς και είναι πολύ σταθερά, με πολύ υψηλή συγγένεια για αντιγόνα.

Σχήμα 5: Αντίσωμα Βαριάς Αλυσίδας και VHH/Νανόσωμα

Η ελεύθερη έκφραση κυττάρων χρησιμοποιεί την έκφραση φυσικού ή συνθετικού DNA για την επίτευξη πρωτεϊνοσύνθεσης in vitro, συνήθως χρησιμοποιώντας το σύστημα έκφρασης του E. coli. Παράγει πρωτεΐνες γρήγορα και αποφεύγει το μεταβολικό και κυτταροτοξικό φορτίο στα κύτταρα κατά την παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων ανασυνδυασμένων πρωτεϊνών in vivo. Μπορεί επίσης να παράγει πρωτεΐνες που είναι δύσκολο να συντεθούν, όπως εκείνες που είναι δύσκολο να τροποποιηθούν μετά τη μετάφραση ή να συντεθούν πρωτεΐνες μεμβράνης.