Mis on antikehade inseneriteadus?

Antikehade inseneriteaduse abil on olnud võimalik muuta antikehade molekulaarset suurust, farmakokineetikat, immunogeensust, seondumisafiinsust, spetsiifilisust ja efektorfunktsiooni. Pärast antikehade sünteesimist muudab nende spetsiifiline seondumine need kliinilises diagnoosimises ja ravis väga väärtuslikuks. Antikehade inseneriteaduse abil saavad nad rahuldada ravimite ja diagnostika varajase väljatöötamise vajadusi.

Antikehade inseneritöö eesmärk on kujundada ja toota väga spetsiifilisi ja stabiilseid funktsioone, mida looduslikud antikehad ei suuda saavutada, pannes aluse terapeutiliste antikehade tootmisele.

Alpha Lifetechil on ulatuslikud projektikogemused antikehade väljatöötamisel ning see pakub kohandatud monoklonaalsete ja polüklonaalsete antikehade teenuseid mitmetele liikidele, samuti faagi kuvamise antikehade teekide loomise ja skriininguteenuseid. Alpha Lifetech pakub klientidele kvaliteetseid biosimilaarseid antikehi ja rekombinantseid valguprodukte ning vastavaid teenuseid tõhusate, väga spetsiifiliste ja stabiilsete antikehade tootmiseks. Kasutades terviklikke antikehade, valkude platvorme ja faagi kuvamise süsteeme, pakume teenuseid, mis hõlmavad antikehade tootmise ülesvoolu ja allavoolu, sealhulgas tehnilisi teenuseid, nagu antikehade humaniseerimine, antikehade puhastamine, antikehade sekveneerimine ja antikehade valideerimine.

Antikehade inseneritöö teedrajav etapp on seotud kahe tehnoloogiaga:

--Rekombinantne DNA tehnoloogia

--Hübridoomitehnoloogia

Antikehade tehnoloogia kiire areng on seotud kolme olulise tehnoloogiaga:

--Geenikloonimise tehnoloogia ja polümeraasi ahelreaktsioon

--Valgu ekspressioon: Rekombinantseid valke toodavad ekspressioonisüsteemid, näiteks pärm, vardakujulised viirused ja taimed.

--Arvutipõhine konstruktsioonide projekteerimine

Kimäärsete antikehade tootmiseks humaniseeriti esimese põlvkonna antikehad, kus hiire monoklonaalsete antikehade varieeruv piirkond seoti inimese IgG molekulide konstantse piirkonnaga. Teise põlvkonna hiire monoklonaalsete antikehade antigeeni siduv piirkond (CDR) siirdati inimese IgG-sse. Välja arvatud CDR-piirkond, on kõik teised antikehad peaaegu inimese antikehad ning inimeste raviks hiire kloonantikehade kasutamisel tehti pingutusi, et vältida inimese hiirevastaste antikehade (HAMA) vastuste esilekutsumist.

 

Faagi kuvamise raamatukogu loomiseks on esimene samm antikehade kodeerivate geenide hankimine, mida saab eraldada immuniseeritud loomade B-rakkudest (immuunraamatukogu loomine), ekstraheerida otse immuniseerimata loomadest (loomuliku raamatukogu loomine) või isegi kokku panna in vitro antikehade geenifragmentidega (sünteetilise raamatukogu loomine). Seejärel amplifitseeritakse geenid PCR-i abil, sisestatakse plasmiididesse ja ekspresseeritakse sobivates peremeesorganismides (pärmiekspressioon (tavaliselt Pichia pastoris), prokarüootne ekspressioon (tavaliselt E. coli), imetajarakkude ekspressioon, taimerakkude ekspressioon ja vardakujuliste viirustega nakatatud putukarakkude ekspressioon). Kõige levinum on E. coli ekspressioonisüsteem, mis integreerib spetsiifilise kodeeriva antikehajärjestuse faagi külge ja kodeerib ühte faagi kestvalku (pIII või pVIII). Geenifusioon toimub bakteriofaagide pinnal ja kuvatakse selle pinnal. Selle tehnoloogia tuumaks on faagi kuvamise raamatukogu loomine, millel on looduslike raamatukogude ees eelis selles, et see suudab spetsiifiliselt seonduda. Seejärel skriinitakse antigeenispetsiifilisusega antikehi bioloogilise selektsiooniprotsessi abil, sihtantigeenid fikseeritakse, seondumata faagid pestakse korduvalt minema ja seondunud faagid pestakse edasiseks rikastamiseks minema. Pärast kolme või enamat kordusvooru isoleeritakse kõrge spetsiifilisuse ja kõrge afiinsusega antikehad.

Joonis 3: Antikehade kogu loomine ja skriinimine

Rekombinantse DNA tehnoloogia abil saab genereerida antikehade fragmente. Fab-antikehi saab esialgu hüdrolüüsida ainult mao proteaasiga, et toota (Fab ')2 fragmente, mis seejärel lagundatakse papaiiniga, et genereerida individuaalseid Fab-fragmente. Fv-fragment koosneb VH-st ja VL-ist, millel on disulfiidsidemete puudumise tõttu halb stabiilsus. Seetõttu on VH ja VL omavahel seotud lühikese 15-20 aminohappest koosneva peptiidi kaudu, moodustades üheahelalise varieeruva fragmendi (scFv) antikeha molekulmassiga ligikaudu 25 kDa.

Camelidae'i (kaamel, lipomeerid ja alpakad) antikehade struktuuri uurimine on selgitanud, et antikehadel on ainult rasked ahelad ja mitte kerged ahelad, seetõttu nimetatakse neid raske ahela antikehadeks (hcAb). Raske ahela antikehade varieeruvat domeeni nimetatakse ühe domeeni antikehadeks ehk nanokehadeks ehk VHH-deks, mille suurus on 12–15 kDa. Monomeeridena puuduvad neil disulfiidsidemed ja nad on väga stabiilsed, väga suure afiinsusega antigeenide suhtes.

Joonis 5: Raske ahela antikeha ja VHH/nanokeha

Rakuvaba ekspressioon kasutab loodusliku või sünteetilise DNA ekspressiooni in vitro valgusünteesi saavutamiseks, tavaliselt E. coli ekspressioonisüsteemi abil. See toodab valke kiiresti ja väldib rakkude metaboolset ja tsütotoksilist koormust suurte rekombinantsete valkude in vivo tootmisel. See võib toota ka valke, mida on raske sünteesida, näiteks neid, mida on pärast translatsiooni raske modifitseerida või sünteesida membraanvalke.