วิศวกรรมแอนติบอดีคืออะไร?

ด้วยความช่วยเหลือจากวิศวกรรมแอนติบอดี ทำให้สามารถปรับเปลี่ยนขนาดโมเลกุล เภสัชจลนศาสตร์ ภูมิคุ้มกัน ความสามารถในการจับ ความจำเพาะ และหน้าที่การทำงานของแอนติบอดีได้ หลังจากสังเคราะห์แอนติบอดีแล้ว ความสามารถในการจับจำเพาะของแอนติบอดีทำให้แอนติบอดีมีคุณค่าอย่างยิ่งในการวินิจฉัยและรักษาทางคลินิก ด้วยวิศวกรรมแอนติบอดี ทำให้สามารถตอบสนองความต้องการในการพัฒนายาและเครื่องมือวินิจฉัยโรคในระยะเริ่มต้นได้

จุดประสงค์ของการวิศวกรรมแอนติบอดีคือการออกแบบและผลิตแอนติบอดีที่มีหน้าที่เฉพาะเจาะจงและเสถียรสูง ซึ่งแอนติบอดีตามธรรมชาติไม่สามารถทำได้ เพื่อเป็นการวางรากฐานสำหรับการผลิตแอนติบอดีเพื่อการรักษาโรค

ด้วยประสบการณ์มากมายในโครงการด้านวิศวกรรมแอนติบอดี บริษัท Alpha Lifetech สามารถให้บริการแอนติบอดีโมโนโคลนอลและโพลีโคลนอลแบบกำหนดเองสำหรับหลายสายพันธุ์ รวมถึงบริการสร้างและคัดกรองไลบรารีแอนติบอดีแบบฟาจดิสเพลย์ Alpha Lifetech สามารถจัดหาแอนติบอดีไบโอซิมิลาร์และผลิตภัณฑ์โปรตีนรีคอมบิแนนท์คุณภาพสูงให้แก่ลูกค้า ตลอดจนบริการที่เกี่ยวข้อง เพื่อผลิตแอนติบอดีที่มีประสิทธิภาพ มีความจำเพาะสูง และเสถียร โดยการใช้แพลตฟอร์มแอนติบอดี โปรตีน และระบบฟาจดิสเพลย์ที่ครอบคลุม เราจึงให้บริการครอบคลุมทั้งต้นน้ำและปลายน้ำของการผลิตแอนติบอดี รวมถึงบริการทางเทคนิค เช่น การทำให้แอนติบอดีเป็นมนุษย์ การทำให้บริสุทธิ์ของแอนติบอดี การจัดลำดับแอนติบอดี และการตรวจสอบความถูกต้องของแอนติบอดี

ขั้นตอนบุกเบิกด้านวิศวกรรมแอนติบอดีนั้นเกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีสองอย่าง:

เทคโนโลยีดีเอ็นเอลูกผสม

เทคโนโลยีไฮบริดโดมา

การพัฒนาอย่างรวดเร็วของวิศวกรรมแอนติบอดีนั้นเกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีสำคัญสามประการ ได้แก่:

เทคโนโลยีการโคลนยีนและปฏิกิริยาลูกโซ่พอลิเมอเรส

--การแสดงออกของโปรตีน: โปรตีนลูกผสมถูกผลิตขึ้นโดยระบบการแสดงออก เช่น ยีสต์ ไวรัสรูปแท่ง และพืช

--การออกแบบโครงสร้างโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย

แอนติบอดีรุ่นแรกถูกดัดแปลงให้เป็นแอนติบอดีของมนุษย์เพื่อสร้างแอนติบอดีลูกผสม โดยเชื่อมต่อส่วนแปรผันของแอนติบอดีโมโนโคลนอลจากหนูเข้ากับส่วนคงที่ของโมเลกุล IgG ของมนุษย์ ส่วนบริเวณจับแอนติเจน (CDR) ของแอนติบอดีโมโนโคลนอลจากหนูรุ่นที่สองถูกปลูกถ่ายเข้าไปใน IgG ของมนุษย์ ยกเว้นบริเวณ CDR แล้ว แอนติบอดีอื่นๆ เกือบทั้งหมดเป็นแอนติบอดีของมนุษย์ และมีการพยายามหลีกเลี่ยงการกระตุ้นปฏิกิริยาต่อต้านแอนติบอดีจากหนู (HAMA) เมื่อใช้แอนติบอดีโคลนจากหนูในการรักษาในมนุษย์

 

ในการสร้างไลบรารีแสดงผลฟาจ ขั้นตอนแรกคือการได้รับยีนที่เข้ารหัสแอนติบอดี ซึ่งสามารถแยกได้จากเซลล์ B ของสัตว์ที่ได้รับการสร้างภูมิคุ้มกัน (การสร้างไลบรารีภูมิคุ้มกัน) สกัดโดยตรงจากสัตว์ที่ไม่ได้รับการสร้างภูมิคุ้มกัน (การสร้างไลบรารีธรรมชาติ) หรือแม้กระทั่งประกอบขึ้นในหลอดทดลองด้วยชิ้นส่วนยีนแอนติบอดี (การสร้างไลบรารีสังเคราะห์) จากนั้น ยีนจะถูกขยายโดย PCR ใส่เข้าไปในพลาสมิด และแสดงออกในระบบโฮสต์ที่เหมาะสม (การแสดงออกในยีสต์ (โดยปกติคือ Pichia pastoris) การแสดงออกในโปรคาริโอต (โดยปกติคือ E. coli) การแสดงออกในเซลล์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม การแสดงออกในเซลล์พืช และการแสดงออกในเซลล์แมลงที่ติดเชื้อไวรัสรูปแท่ง) ระบบที่พบมากที่สุดคือระบบการแสดงออกใน E. coli ซึ่งจะรวมลำดับการเข้ารหัสแอนติบอดีที่เฉพาะเจาะจงเข้ากับฟาจและเข้ารหัสโปรตีนเปลือกฟาจตัวใดตัวหนึ่ง (pIII หรือ pVIII) การรวมยีนนี้จะถูกแสดงผลบนพื้นผิวของแบคทีริโอฟาจ หัวใจสำคัญของเทคโนโลยีนี้คือการสร้างไลบรารีฟาจดิสเพลย์ ซึ่งมีข้อดีเหนือกว่าไลบรารีธรรมชาติตรงที่สามารถจับกับแอนติเจนเป้าหมายได้อย่างจำเพาะเจาะจง จากนั้นจึงทำการคัดกรองแอนติบอดีที่มีความจำเพาะต่อแอนติเจนเป้าหมายผ่านกระบวนการคัดเลือกทางชีวภาพ ตรึงแอนติเจนเป้าหมาย ล้างฟาจที่ไม่จับกับแอนติเจนเป้าหมายออกซ้ำๆ และล้างฟาจที่จับกับแอนติเจนเป้าหมายออกเพื่อเพิ่มความเข้มข้น หลังจากทำซ้ำสามรอบขึ้นไป จะได้แอนติบอดีที่มีความจำเพาะสูงและมีแรงยึดเกาะสูง

รูปที่ 3: การสร้างและการคัดกรองคลังแอนติบอดี

เทคโนโลยีดีเอ็นเอลูกผสมสามารถใช้สร้างชิ้นส่วนแอนติบอดีได้ แอนติบอดี Fab ในขั้นต้นจะถูกไฮโดรไลซ์โดยเอนไซม์โปรตีเอสในกระเพาะอาหารเพื่อสร้างชิ้นส่วน (Fab')2 ซึ่งจากนั้นจะถูกย่อยโดยเอนไซม์ปาเปนเพื่อสร้างชิ้นส่วน Fab แต่ละชิ้น ชิ้นส่วน Fv ประกอบด้วย VH และ VL ซึ่งมีความเสถียรต่ำเนื่องจากไม่มีพันธะไดซัลไฟด์ ดังนั้น VH และ VL จึงถูกเชื่อมต่อเข้าด้วยกันผ่านเปปไทด์สั้นๆ ที่มีกรดอะมิโน 15-20 ตัว เพื่อสร้างแอนติบอดีแบบโซ่เดี่ยวที่มีตัวแปร (scFv) ซึ่งมีน้ำหนักโมเลกุลประมาณ 25 กิโลดาลตัน

การศึกษาโครงสร้างของแอนติบอดีในสัตว์วงศ์อูฐ (อูฐ, ลิงแสม และอัลปากา) ได้ชี้ให้เห็นว่าแอนติบอดีมีเฉพาะสายหนักและไม่มีสายเบา ดังนั้นจึงเรียกว่าแอนติบอดีสายหนัก (hcAb) โดเมนตัวแปรของแอนติบอดีสายหนักเรียกว่าแอนติบอดีโดเมนเดี่ยว หรือนาโนบอดี หรือ VHH ซึ่งมีขนาด 12-15 กิโลดาลตัน ในรูปของโมโนเมอร์ พวกมันไม่มีพันธะไดซัลไฟด์และมีความเสถียรสูง มีความสัมพันธ์กับแอนติเจนสูงมาก

รูปที่ 5: แอนติบอดีสายหนักและ VHH/นาโนบอดี

การแสดงออกของโปรตีนแบบไร้เซลล์ (Cell free expression) ใช้การแสดงออกของดีเอ็นเอธรรมชาติหรือดีเอ็นเอสังเคราะห์เพื่อให้ได้การสังเคราะห์โปรตีนในหลอดทดลอง โดยทั่วไปจะใช้ระบบการแสดงออกของ E. coli วิธีนี้ผลิตโปรตีนได้อย่างรวดเร็วและหลีกเลี่ยงภาระทางเมตาบอลิซึมและความเป็นพิษต่อเซลล์เมื่อผลิตโปรตีนลูกผสมจำนวนมากในร่างกาย นอกจากนี้ยังสามารถผลิตโปรตีนที่สังเคราะห์ได้ยาก เช่น โปรตีนที่ยากต่อการดัดแปลงหลังการแปลรหัส หรือโปรตีนเยื่อหุ้มเซลล์