מהי הנדסת נוגדנים?

בעזרת הנדסת נוגדנים, ניתן היה לשנות את הגודל המולקולרי, הפרמקוקינטיקה, האימונוגניות, זיקת הקישור, הספציפיות ותפקוד האפקטור של נוגדנים. לאחר סינתזת נוגדנים, הקישור הספציפי של נוגדנים הופך אותם לבעלי ערך רב באבחון קליני ובטיפול. באמצעות הנדסת נוגדנים, הם יכולים לענות על צרכי הפיתוח המוקדם של תרופות ואבחון.

מטרת הנדסת נוגדנים היא לתכנן ולייצר פונקציות יציבות וספציפיות ביותר שנוגדנים טבעיים אינם יכולים להשיג, ובכך להניח את היסודות לייצור נוגדנים טיפוליים.

אלפא לייפטק, עם ניסיון נרחב בהנדסת נוגדנים, יכולה לספק שירותי נוגדנים חד שבטיים ופולישבטיים מותאמים אישית עבור מינים רבים, כמו גם שירותי בנייה וסינון של ספריות נוגדנים לתצוגת פאג'ים. אלפא לייפטק יכולה לספק ללקוחות נוגדנים ביוסימילרים איכותיים ומוצרי חלבון רקומביננטיים, כמו גם שירותים תואמים, לייצור נוגדנים יעילים, ספציפיים ביותר ויציבים. באמצעות שימוש מקיף בפלטפורמות נוגדנים, חלבונים ומערכות תצוגה של פאג'ים, אנו מספקים שירותים המכסים את שלב ייצור הנוגדנים במעלה ובמורד הזרם, כולל שירותים טכניים כגון הומניזציה של נוגדנים, טיהור נוגדנים, ריצוף נוגדנים ואימות נוגדנים.

השלב החלוצי של הנדסת נוגדנים קשור לשתי טכנולוגיות:

--טכנולוגיית DNA רקומביננטי

--טכנולוגיית היברידומה

ההתפתחות המהירה של הנדסת נוגדנים קשורה לשלוש טכנולוגיות חשובות:

--טכנולוגיית שיבוט גנים ותגובת שרשרת פולימראז

ביטוי חלבונים: חלבונים רקומביננטיים מיוצרים על ידי מערכות ביטוי כגון שמרים, וירוסים בצורת מוט וצמחים.

--תכנון מבני בעזרת מחשב

הדור הראשון של נוגדנים עבר הומניזציה לייצור נוגדנים כימריים, כאשר האזור המשתנה של נוגדנים חד שבטיים של עכברים נקשר לאזור הקבוע של מולקולות IgG אנושיות. אזור הקישור לאנטיגן (CDR) של הנוגדן החד שבטי של עכברים מהדור השני הושתל ב-IgG אנושי. מלבד אזור ה-CDR, כל שאר הנוגדנים הם כמעט נוגדנים אנושיים, ונעשו מאמצים להימנע מגרימת תגובות של נוגדנים אנושיים נגד עכברים (HAMA) בעת שימוש בנוגדנים משובטים של עכברים לטיפול בבני אדם.

 

כדי לבנות ספריית תצוגת פאג'ים, הצעד הראשון הוא להשיג את הגנים המקודדים נוגדנים, אותם ניתן לבודד מתאי B של בעלי חיים מחוסנים (בניית ספרייה חיסונית), לחלץ אותם ישירות מבעלי חיים לא מחוסנים (בניית ספרייה טבעית), או אפילו להרכיב אותם במבחנה עם שברי גנים של נוגדנים (בניית ספרייה סינתטית). לאחר מכן, הגנים מוגברים על ידי PCR, מוכנסים לפלסמידים, ומבוטאים במערכות מארח מתאימות (ביטוי שמרים (בדרך כלל Pichia pastoris), ביטוי פרוקריוטי (בדרך כלל E. coli), ביטוי תאי יונקים, ביטוי תאי צמחים, וביטוי תאי חרקים הנגועים בנגיפים בצורת מוט). הנפוץ ביותר הוא מערכת הביטוי E. coli, המשלבת רצף נוגדנים מקודד ספציפי על הפאג' ומקודדת לאחד מחלבוני קליפת הפאג' (pIII או pVIII). איחוי הגנים מוצג על פני השטח של בקטריופאג'ים. ליבת הטכנולוגיה הזו היא בניית ספריית תצוגת פאג'ים, שיש לה יתרון על פני ספריות טבעיות בכך שהיא יכולה להיות בעלת קישור ספציפי. לאחר מכן, נוגדנים בעלי ספציפיות לאנטיגן עוברים סינון באמצעות תהליך סלקציה ביולוגי, אנטיגני מטרה מקובעים, פאג'ים לא קשורים נשטפים שוב ושוב, ופאג'ים קשורים נשטפים להעשרה נוספת. לאחר שלושה סבבי חזרה או יותר, מבודדים נוגדנים בעלי ספציפיות גבוהה וזיקה גבוהה.

איור 3: בנייה וסינון של ספריית נוגדנים

ניתן להשתמש בטכנולוגיית DNA רקומביננטי כדי לייצר מקטעי נוגדנים. נוגדני Fab יכולים בתחילה לעבור הידרוליזה רק על ידי פרוטאז קיבה כדי לייצר מקטעי (Fab')2, אשר לאחר מכן מתעכלים על ידי פפאין כדי ליצור מקטעי Fab בודדים. מקטע Fv מורכב מ-VH ו-VL, בעלי יציבות נמוכה עקב היעדר קשרי דיסולפיד. לכן, VH ו-VL מקושרים יחד באמצעות פפטיד קצר של 15-20 חומצות אמינו כדי ליצור נוגדן מסוג scFv בעל מקטע משתנה חד-שרשרתי (scFv) עם משקל מולקולרי של כ-25KDa.

מחקר מבנה הנוגדנים בקטריות (גמלים, ליאמא ואלפקות) הבהיר כי לנוגדנים יש רק שרשראות כבדות ואין שרשראות קלות, ולכן הם נקראים נוגדני שרשרת כבדה (hcAb). התחום המשתנה של נוגדני שרשרת כבדה נקרא נוגדנים בעלי תחום יחיד או ננו-גופים או VHH, בגודל של 12-15 kDa. כמונומרים, אין להם קשרי דיסולפיד והם יציבים מאוד, עם זיקה גבוהה מאוד לאנטיגנים.

איור 5: נוגדן שרשרת כבדה ו-VHH/ננו-גוף

ביטוי חופשי של תאים משתמש בביטוי של DNA טבעי או סינתטי כדי להשיג סינתזת חלבונים במבחנה, בדרך כלל באמצעות מערכת ביטוי של E. coli. היא מייצרת חלבונים במהירות ונמנעת מהנטל המטבולי והציטוטוקסי על התאים בעת ייצור כמויות גדולות של חלבונים רקומביננטיים in vivo. היא יכולה גם לייצר חלבונים שקשה לסנתז, כמו אלה שקשה לשנות לאחר תרגום או לסנתז חלבוני ממברנה.