Mitä on vasta-aineiden suunnittelu?

Vasta-aineteknologian avulla on voitu muokata vasta-aineiden molekyylikokoa, farmakokinetiikkaa, immunogeenisuutta, sitoutumisaffiniteettia, spesifisyyttä ja efektorifunktiota. Syntetisoitujen vasta-aineiden spesifinen sitoutuminen tekee niistä erittäin arvokkaita kliinisessä diagnostiikassa ja hoidossa. Vasta-aineteknologian avulla ne voivat vastata lääke- ja diagnostiikkatuotteiden varhaisen kehityksen tarpeisiin.

Vasta-aineiden muokkausmenetelmän tarkoituksena on suunnitella ja tuottaa erittäin spesifisiä ja vakaita toimintoja, joita luonnolliset vasta-aineet eivät pysty saavuttamaan, ja luoda perusta terapeuttisten vasta-aineiden tuotannolle.

Alpha Lifetechillä on laaja projektikokemus vasta-aineiden suunnittelusta, ja se voi tarjota räätälöityjä monoklonaalisia ja polyklonaalisia vasta-ainepalveluita useille lajeille sekä faaginäyttövasta-ainekirjastojen rakennus- ja seulontapalveluita. Alpha Lifetech voi tarjota asiakkaille laadukkaita biosimilaarivasta-aineita ja rekombinanttiproteiinituotteita sekä vastaavia palveluita tehokkaiden, erittäin spesifisten ja stabiilien vasta-aineiden tuottamiseksi. Hyödyntämällä kattavia vasta-aine-, proteiinialustoja ja faaginäyttöjärjestelmiä tarjoamme palveluita, jotka kattavat vasta-aineiden tuotannon alku- ja loppupään, mukaan lukien tekniset palvelut, kuten vasta-aineiden humanisointi, vasta-aineiden puhdistus, vasta-aineiden sekvensointi ja vasta-aineiden validointi.

Vasta-aineiden kehittämisen uraauurtava vaihe liittyy kahteen teknologiaan:

--Rekombinantti-DNA-tekniikka

--Hybridooma-teknologia

Vasta-aineiden tekniikan nopea kehitys liittyy kolmeen tärkeään teknologiaan:

--Geenikloonaustekniikka ja polymeraasiketjureaktio

--Proteiinien ilmentyminen: Rekombinanttiproteiineja tuottavat ilmentämisjärjestelmät, kuten hiiva, sauvamaiset virukset ja kasvit.

--Tietokoneavusteinen rakennesuunnittelu

Ensimmäisen sukupolven vasta-aineet humanisoitiin kimeeristen vasta-aineiden tuotantoa varten siten, että hiiren monoklonaalisten vasta-aineiden vaihteleva alue liitettiin ihmisen IgG-molekyylien vakioalueeseen. Toisen sukupolven hiiren monoklonaalisten vasta-aineiden antigeenia sitova alue (CDR) siirrettiin ihmisen IgG:hen. CDR-aluetta lukuun ottamatta kaikki muut vasta-aineet ovat lähes ihmisen vasta-aineita, ja ihmisen hiiren kloonivasta-aineita käytettäessä ihmisten hoitoon pyrittiin välttämään ihmisen hiirivasta-ainevasteiden (HAMA) indusointia.

 

Faaginäyttökirjaston rakentamiseksi ensimmäinen vaihe on hankkia vasta-aineita koodaavat geenit, jotka voidaan eristää immunisoitujen eläinten B-soluista (immuunikirjaston rakentaminen), uuttaa suoraan immunisoimattomista eläimistä (luonnollisen kirjaston rakentaminen) tai jopa koota in vitro vasta-ainegeenifragmenteilla (synteettisen kirjaston rakentaminen). Sitten geenit monistetaan PCR:llä, insertoidaan plasmideihin ja ilmennetään sopivissa isäntäjärjestelmissä (hiivaekspressio (yleensä Pichia pastoris), prokaryoottiekspressio (yleensä E. coli), nisäkässolujen ilmentäminen, kasvisolujen ilmentäminen ja sauvamaisilla viruksilla infektoitujen hyönteissolujen ilmentäminen). Yleisin on E. coli -ilmentämisjärjestelmä, joka integroi spesifisen koodaavan vasta-ainesekvenssin faagiin ja koodaa yhtä faagin kuoriproteiineista (pIII tai pVIII). Geenifuusiolla ja -näytöllä bakteriofagien pinnalla. Tämän teknologian ydin on faaginäyttökirjaston rakentaminen, jolla on etu luonnollisiin kirjastoihin verrattuna siinä, että sillä voi olla spesifinen sitoutuminen. Tämän jälkeen antigeenispesifisiä vasta-aineita seulotaan biologisen valintaprosessin avulla, kohdeantigeenit kiinnitetään, sitoutumattomat faagit pestään toistuvasti pois ja sitoutuneet faagit pestään pois lisärikastusta varten. Kolmen tai useamman toistokierroksen jälkeen eristetään korkean spesifisyyden ja korkean affiniteetin omaavat vasta-aineet.

Kuva 3: Vasta-ainekirjaston rakentaminen ja seulonta

Rekombinantti-DNA-tekniikkaa voidaan käyttää vasta-ainefragmenttien tuottamiseen. Fab-vasta-aineet voidaan aluksi hydrolysoida vain mahalaukun proteaasilla, jolloin muodostuu (Fab')2-fragmentteja, jotka sitten pilkkoo papaiini yksittäisten Fab-fragmenttien muodostamiseksi. Fv-fragmentti koostuu VH:sta ja VL:stä, joilla on heikko stabiilius disulfidisidosten puuttumisen vuoksi. Siksi VH ja VL ovat liittyneet toisiinsa lyhyen, 15–20 aminohapon peptidin kautta muodostaen yksiketjuisen variaabelifragmentti (scFv) -vasta-aineen, jonka molekyylipaino on noin 25 kDa.

Kamelieläinten (kameli, liama ja alpakka) vasta-aineiden rakenteen tutkimus on selvittänyt, että vasta-aineilla on vain raskaita ketjuja eikä kevyitä ketjuja, minkä vuoksi niitä kutsutaan raskasketjuvasta-aineiksi (hcAb). Raskasketjuvasta-aineiden vaihtelevaa domeenia kutsutaan yksidomeenivasta-aineiksi tai nanobodyiksi tai VHH:ksi, ja sen koko on 12–15 kDa. Monomeereinä niillä ei ole disulfidisidoksia ja ne ovat erittäin stabiileja ja niillä on erittäin korkea affiniteetti antigeeneihin.

Kuva 5: Raskasketjuvasta-aine ja VHH/nanobody

Soluvapaa ilmentäminen hyödyntää luonnollisen tai synteettisen DNA:n ilmentämistä in vitro -proteiinisynteesin saavuttamiseksi, tyypillisesti käyttämällä E. coli -ilmentämisjärjestelmää. Se tuottaa proteiineja nopeasti ja välttää solujen metabolisen ja sytotoksisen taakan tuotettaessa suuria määriä rekombinanttiproteiineja in vivo. Se voi myös tuottaa vaikeasti syntetisoitavia proteiineja, kuten sellaisia, joita on vaikea muokata translaation jälkeen tai syntetisoida kalvoproteiineja.