Kas ir antivielu inženierija?

Ar antivielu inženierijas palīdzību ir bijis iespējams modificēt antivielu molekulāro lielumu, farmakokinētiku, imunogenitāti, saistīšanās afinitāti, specifiskumu un efektora funkciju. Pēc antivielu sintezēšanas to specifiskā saistīšanās padara tās ļoti vērtīgas klīniskajā diagnostikā un ārstēšanā. Ar antivielu inženierijas palīdzību tās var apmierināt zāļu un diagnostikas agrīnās izstrādes vajadzības.

Antivielu inženierijas mērķis ir izstrādāt un radīt ļoti specifiskas, stabilas funkcijas, ko dabiskās antivielas nevar sasniegt, liekot pamatu terapeitisko antivielu ražošanai.

Uzņēmums “Alpha Lifetech”, kam ir plaša projektu pieredze antivielu inženierijā, var nodrošināt pielāgotus monoklonālo un poliklonālo antivielu pakalpojumus vairākām sugām, kā arī fāgu displeja antivielu bibliotēku izveides un skrīninga pakalpojumus. “Alpha Lifetech” var nodrošināt klientus ar kvalitatīvām bioloģiski līdzīgām antivielām un rekombinantiem olbaltumvielu produktiem, kā arī atbilstošus pakalpojumus, lai ražotu efektīvas, ļoti specifiskas un stabilas antivielas. Izmantojot visaptverošas antivielu, olbaltumvielu platformas un fāgu displeja sistēmas, mēs nodrošinām pakalpojumus, kas aptver antivielu ražošanas augšupējo un lejupējo posmu, tostarp tādus tehniskos pakalpojumus kā antivielu humanizācija, antivielu attīrīšana, antivielu sekvencēšana un antivielu validācija.

Antivielu inženierijas pionierposms ir saistīts ar divām tehnoloģijām:

--Rekombinantās DNS tehnoloģija

--Hibridomas tehnoloģija

Antivielu inženierijas straujā attīstība ir saistīta ar trim svarīgām tehnoloģijām:

--Gēnu klonēšanas tehnoloģija un polimerāzes ķēdes reakcija

--Olbaltumvielu ekspresija: Rekombinantās olbaltumvielas tiek ražotas ar ekspresijas sistēmām, piemēram, rauga, stieņa formas vīrusiem un augiem.

--Datorizēta konstrukciju projektēšana

Pirmās paaudzes antivielas tika humanizētas himērisku antivielu ražošanai, kur peles monoklonālo antivielu mainīgais reģions tika saistīts ar cilvēka IgG molekulu konstanto reģionu. Otrās paaudzes peles monoklonālo antivielu antigēnu saistošais reģions (CDR) tika transplantēts cilvēka IgG. Izņemot CDR reģionu, visas pārējās antivielas ir gandrīz cilvēka antivielas, un, izmantojot peles klona antivielas cilvēku ārstēšanai, tika pieliktas pūles, lai izvairītos no cilvēka antipeļu antivielu (HAMA) reakciju izraisīšanas.

 

Lai izveidotu fāgu displeja bibliotēku, pirmais solis ir iegūt gēnus, kas kodē antivielas, kuras var izolēt no imunizētu dzīvnieku B šūnām (imūnbibliotēkas veidošana), iegūt tieši no neimunizētiem dzīvniekiem (dabiskās bibliotēkas veidošana) vai pat salikt in vitro ar antivielu gēnu fragmentiem (sintētiskā bibliotēkas veidošana). Pēc tam gēni tiek amplificēti ar PCR, ievietoti plazmīdās un ekspresēti piemērotās saimniekorganismu sistēmās (rauga ekspresija (parasti Pichia pastoris), prokariotu ekspresija (parasti E. coli), zīdītāju šūnu ekspresija, augu šūnu ekspresija un kukaiņu šūnu ekspresija, kas inficētas ar stieņa formas vīrusiem). Visizplatītākā ir E. coli ekspresijas sistēma, kas integrē specifisku kodējošo antivielu secību fāgā un kodē vienu no fāga apvalka proteīniem (pIII vai pVIII). Gēnu saplūšana un attēlošana uz bakteriofāgu virsmas. Šīs tehnoloģijas pamatā ir fāgu displeja bibliotēkas konstruēšana, kurai ir priekšrocība salīdzinājumā ar dabiskajām bibliotēkām, jo ​​tai var būt specifiska saistīšanās. Pēc tam antivielas ar antigēna specifiskumu tiek pārbaudītas, izmantojot bioloģiskās atlases procesu, mērķa antigēni tiek fiksēti, nesaistītie fāgi tiek atkārtoti noskaloti, un saistītie fāgi tiek noskaloti tālākai bagātināšanai. Pēc trim vai vairāk atkārtošanas kārtām tiek izolētas augstas specifiskuma un augstas afinitātes antivielas.

3. attēls: Antivielu bibliotēkas izveide un skrīnings

Rekombinantās DNS tehnoloģiju var izmantot antivielu fragmentu ģenerēšanai. Fab antivielas sākotnēji var hidrolizēties tikai ar kuņģa proteāzi, iegūstot (Fab ')2 fragmentus, kurus pēc tam sagremo papaīns, veidojot atsevišķus Fab fragmentus. Fv fragments sastāv no VH un VL, kuriem ir slikta stabilitāte disulfīda saišu trūkuma dēļ. Tāpēc VH un VL ir savienoti kopā ar īsu 15–20 aminoskābju peptīdu, veidojot vienas ķēdes mainīgā fragmenta (scFv) antivielu ar molekulmasu aptuveni 25 kDa.

Pētot antivielu struktūru kamieļveidīgajiem (kamieļiem, liāmām un alpakām), ir noskaidrots, ka antivielām ir tikai smagās ķēdes un nav vieglo ķēžu, tāpēc tās sauc par smagās ķēdes antivielām (hcAb). Smago ķēžu antivielu mainīgo domēnu sauc par viendomēna antivielām jeb nanoķermeņiem jeb VHH, kuru izmērs ir 12–15 kDa. Kā monomēriem tām nav disulfīda saišu un tās ir ļoti stabilas, ar ļoti augstu afinitāti pret antigēniem.

5. attēls: Smagās ķēdes antiviela un VHH/nanoķermenis

Šūnu brīvā ekspresija izmanto dabiskas vai sintētiskas DNS ekspresiju, lai panāktu olbaltumvielu sintēzi in vitro, parasti izmantojot E. coli ekspresijas sistēmu. Tā ātri ražo olbaltumvielas un izvairās no vielmaiņas un citotoksiskās slodzes uz šūnām, ražojot lielu daudzumu rekombinanto olbaltumvielu in vivo. Tā var arī ražot olbaltumvielas, kuras ir grūti sintezēt, piemēram, tās, kuras ir grūti modificēt pēc translācijas, vai sintezēt membrānas olbaltumvielas.