مهندسی آنتی‌بادی چیست؟

با کمک مهندسی آنتی‌بادی، امکان اصلاح اندازه مولکولی، فارماکوکینتیک، ایمنی‌زایی، میل ترکیبی اتصال، اختصاصیت و عملکرد مؤثر آنتی‌بادی‌ها فراهم شده است. پس از سنتز آنتی‌بادی‌ها، اتصال اختصاصی آنتی‌بادی‌ها، آنها را در تشخیص و درمان بالینی بسیار ارزشمند می‌کند. از طریق مهندسی آنتی‌بادی، آنها می‌توانند نیازهای توسعه اولیه دارو و تشخیص را برآورده کنند.

هدف از مهندسی آنتی‌بادی، طراحی و تولید عملکردهای بسیار اختصاصی و پایداری است که آنتی‌بادی‌های طبیعی نمی‌توانند به آنها دست یابند و این امر، پایه و اساس تولید آنتی‌بادی‌های درمانی را بنا می‌نهد.

آلفا لایف‌تک، با تجربه گسترده خود در پروژه‌های مهندسی آنتی‌بادی، می‌تواند خدمات سفارشی‌سازی‌شده آنتی‌بادی مونوکلونال و پلی‌کلونال را برای گونه‌های مختلف، و همچنین خدمات ساخت و غربالگری کتابخانه آنتی‌بادی نمایش فاژ ارائه دهد. آلفا لایف‌تک می‌تواند آنتی‌بادی‌های بیوسیمیلار با کیفیت و محصولات پروتئینی نوترکیب و همچنین خدمات مربوطه را برای تولید آنتی‌بادی‌های کارآمد، بسیار اختصاصی و پایدار در اختیار مشتریان قرار دهد. با استفاده از پلتفرم‌های جامع آنتی‌بادی، پروتئین و سیستم‌های نمایش فاژ، ما خدماتی را ارائه می‌دهیم که شامل بالادست و پایین‌دست تولید آنتی‌بادی، از جمله خدمات فنی مانند انسانی‌سازی آنتی‌بادی، خالص‌سازی آنتی‌بادی، تعیین توالی آنتی‌بادی و اعتبارسنجی آنتی‌بادی می‌شود.

مرحله پیشگامانه مهندسی آنتی‌بادی مربوط به دو فناوری است:

--فناوری DNA نوترکیب

--فناوری هیبریدوما

توسعه سریع مهندسی آنتی‌بادی به سه فناوری مهم مرتبط است:

--فناوری کلونینگ ژن و واکنش زنجیره‌ای پلیمراز

بیان پروتئین: پروتئین‌های نوترکیب توسط سیستم‌های بیانی مانند مخمر، ویروس‌های میله‌ای شکل و گیاهان تولید می‌شوند.

--طراحی سازه به کمک کامپیوتر

نسل اول آنتی‌بادی‌ها برای تولید آنتی‌بادی‌های کایمریک، انسانی‌سازی شدند، که در آن ناحیه متغیر آنتی‌بادی‌های مونوکلونال موشی به ناحیه ثابت مولکول‌های IgG انسانی متصل شد. ناحیه اتصال آنتی‌ژن (CDR) آنتی‌بادی مونوکلونال موشی نسل دوم به IgG انسانی پیوند زده شد. به جز ناحیه CDR، تمام آنتی‌بادی‌های دیگر تقریباً آنتی‌بادی‌های انسانی هستند و تلاش‌هایی برای جلوگیری از القای پاسخ‌های آنتی‌بادی ضد موشی انسانی (HAMA) هنگام استفاده از آنتی‌بادی‌های کلون موشی برای درمان انسان انجام شد.

 

برای ساخت یک کتابخانه نمایش فاژ، اولین قدم به دست آوردن ژن‌های کدکننده آنتی‌بادی‌ها است که می‌توانند از سلول‌های B حیوانات ایمن‌شده جدا شوند (ساخت کتابخانه ایمنی)، مستقیماً از حیوانات غیر ایمن‌شده استخراج شوند (ساخت کتابخانه طبیعی)، یا حتی در شرایط آزمایشگاهی با قطعات ژن آنتی‌بادی مونتاژ شوند (ساخت کتابخانه مصنوعی). سپس، ژن‌ها با PCR تکثیر می‌شوند، در پلاسمیدها قرار می‌گیرند و در سیستم‌های میزبان مناسب (بیان مخمر (معمولاً پیکیا پاستوریس)، بیان پروکاریوتی (معمولاً E. coli)، بیان سلول پستانداران، بیان سلول گیاهی و بیان سلول حشرات آلوده به ویروس‌های میله‌ای شکل) بیان می‌شوند. رایج‌ترین سیستم، سیستم بیان E. coli است که یک توالی آنتی‌بادی کدکننده خاص را روی فاژ ادغام می‌کند و یکی از پروتئین‌های پوسته فاژ (pIII یا pVIII) را کد می‌کند. ادغام ژن، و نمایش داده شده روی سطح باکتریوفاژها. هسته اصلی این فناوری ساخت یک کتابخانه نمایش فاژ است که نسبت به کتابخانه‌های طبیعی این مزیت را دارد که می‌تواند اتصال اختصاصی داشته باشد. متعاقباً، آنتی‌بادی‌هایی با ویژگی آنتی‌ژن از طریق یک فرآیند انتخاب بیولوژیکی غربالگری می‌شوند، آنتی‌ژن‌های هدف تثبیت می‌شوند، فاژهای متصل نشده مکرراً شسته می‌شوند و فاژهای متصل شده برای غنی‌سازی بیشتر شسته می‌شوند. پس از سه یا چند دور تکرار، آنتی‌بادی‌های با ویژگی و میل ترکیبی بالا جداسازی می‌شوند.

شکل 3: ساخت و غربالگری کتابخانه آنتی‌بادی

فناوری DNA نوترکیب می‌تواند برای تولید قطعات آنتی‌بادی مورد استفاده قرار گیرد. آنتی‌بادی‌های Fab در ابتدا فقط می‌توانند توسط پروتئاز معده هیدرولیز شوند تا قطعات (Fab') 2 تولید کنند که سپس توسط پاپائین هضم می‌شوند تا قطعات Fab جداگانه تولید شوند. قطعه Fv از VH و VL تشکیل شده است که به دلیل عدم وجود پیوندهای دی‌سولفیدی پایداری ضعیفی دارند. بنابراین، VH و VL از طریق یک پپتید کوتاه 15-20 اسید آمینه به هم متصل می‌شوند تا یک آنتی‌بادی تک زنجیره‌ای قطعه متغیر (scFv) با وزن مولکولی تقریباً 25 کیلو دالتون تشکیل دهند.

مطالعه ساختار آنتی‌بادی در خانواده شترسانان (شتر، لیاما و آلپاکا) نشان داده است که آنتی‌بادی‌ها فقط زنجیره‌های سنگین دارند و زنجیره‌های سبک ندارند، از این رو به آنها آنتی‌بادی‌های زنجیره سنگین (hcAb) گفته می‌شود. دامنه متغیر آنتی‌بادی‌های زنجیره سنگین، آنتی‌بادی‌های تک دامنه یا نانوبادی یا VHH نامیده می‌شوند که اندازه آنها 12-15 کیلو دالتون است. به عنوان مونومر، آنها هیچ پیوند دی‌سولفیدی ندارند و بسیار پایدار هستند و میل ترکیبی بسیار بالایی با آنتی‌ژن‌ها دارند.

شکل 5: آنتی‌بادی زنجیره سنگین و VHH/نانوبادی

بیان آزاد سلولی از بیان DNA طبیعی یا مصنوعی برای دستیابی به سنتز پروتئین در شرایط آزمایشگاهی (in vitro) استفاده می‌کند، که معمولاً از سیستم بیان E. coli استفاده می‌کند. این روش پروتئین‌ها را به سرعت تولید می‌کند و هنگام تولید مقادیر زیادی پروتئین نوترکیب در داخل بدن (in vivo)، از بار متابولیکی و سیتوتوکسیک روی سلول‌ها جلوگیری می‌کند. همچنین می‌تواند پروتئین‌هایی تولید کند که سنتز آنها دشوار است، مانند پروتئین‌هایی که اصلاح آنها پس از ترجمه یا سنتز پروتئین‌های غشایی دشوار است.