Моноклональные антитела: обзор препаратов, применение для лечения. I.Диагностические препараты Лекарственные средства содержащие антитела

Классификация препаратов, содержащих антитела

Лечебные сыворотки.

Иммуноглобулины.

Гамма-глобулины.

Препараты плазмы.

Различают два источника получения специфических сывороточ­ных препаратов:

гипериммунизация животных (гетерологичные сывороточные пре­параты);

вакцинация доноров (гомологичные препараты).

2.1. Гетерологичные сывороточные препараты.

Для изготовления гетерологичных сывороточных препаратов исполь­зуют в основном крупных животных лошадей. Лошади обладают высокой иммунологической реактивностью, от них в срав­ нительно короткий срок можно получить сыворотку, содержащую анти­тела в высоком титре. Кроме этого, введение лошадиного белка челове­ку дает наименьшее количество побочных реакций. Животные других видов используются редко. Годные к эксплуатации в возрасте от 3 лет и выше животные подвергаются гипериммунизации, т.е. процессу мно­гократного введения возрастающих доз антигена с целью накопления в крови животных максимального количества антител и поддержания его на достаточном уровне в течение возможно более длительного време­ни. В период максимального нарастания титра специфических антител в крови животных осуществляют 2-3 кровопускания с интервалом в 2дня. Кровь берут из расчета 1 литр на 50 кг веса лошади из яремной ве­ны в стерильную бутыль, содержащую антикоагулянт. Полученная от лошадей-продуцентов кровь передается в лабораторию для дальней­шей обработки. Плазма отделяется на сепараторах от форменных эле­ментов и дефибринируется раствором хлористого кальция. Использо­ вание цельной гетерологичной сыворотки сопровождается аллергичес­кими реакциями в форме сывороточной болезни и анафилаксии. Одним из путей уменьшения побочных реакций сывороточных препаратов, а также повышения их эффективности является их очистка и концентра­ция. Сыворотку очищают от альбуминов и некоторых глобулинов, ко­торые не относятся к иммунологически активным фракциям сывороточ­ных белков. Иммунологически активными являются псевдоглобулины с электрофоретической подвижностью между гамма- и бета-глобулина­ми, к этой фракции относятся антитоксические антитела. Также к им­мунологически активным фракциям относятся гамма-глобулины, в эту фракцию входят антибактериальные и антивирусные антитела. Очистка сывороток от балластных белков проводится по методу «Диаферм-3». При использовании этого метода сыворотка очищается путем осажде­ния под влиянием сернокислого аммония и путем пептического переваривания.Помимо метода «Диаферм 3»,разработаны и другие (Ультраферм, Спиртоферм, иммуносорбцииидр.), имеющие ограниченное при­менение

Содержание антитоксина в антитоксических сыворотках выражает­ся в международных единицах (ME), принятых ВОЗ. Например, 1 ME противостолбнячной сыворотки соответствует ее минимальному коли­честву, нейтрализующему 1000 минимальных смертельных доз (DLm) столбнячного токсина для морской свинки массой 350 г. 1 ME противоботулинического антитоксина - наименьшее количество сыворотки, нейтрализующее 10000 DLm ботулинического токсина для мышей мас­сой 20 г. 1 ME противодифтерийной сыворотки соответствует ее мини­мальному количеству, нейтрализующему 100 DLm дифтерийного токси­на для морской свинки массой 250 г.

В препаратах иммуноглобулинов IgG является основным компонен­том (до 97%). lgA, IgM, IgD входят в препарат в очень малых количес­твах. Выпускаются также препараты иммуноглобулинов (IgG), обога­щенные IgM и IgA. Активность препарата иммуноглобулина выражает­ся в титре специфических антител, определяемых одной из серологичес­ких реакций и указывается в наставлении по применению препарата.

Гетерологичные сывороточные препараты применяют для лечения и профилактики инфекционных заболеваний, вызываемых бактериями, их токсинами, вирусами. Своевременное раннее применение сыворотки мо­жет не дать развиться болезни, удлиняется срок инкубации, появивше­еся заболевание имеет более мягкое течение, снижается смертность.

Существенным недостатком использования гетерологичных сыво­роточных препаратов является возникновение сенсибилизации организ­ма к чужеродному белку. Как указывают исследователи, к глобулинам сыворотки лошади в России сенсибилизировано более 10% населения. В связи с этим повторное введение гетерологичных сывороточных пре­паратов может сопровождаться осложнениями в виде различных аллер­гических реакций, самой грозной из которых является анафилактичес­кий шок. Для выявления чувствительности пациента к лошадиному бел­ку ставят внутрикожную пробу с разведенной 1:100 лошадиной сыво­роткой, которую специально изготавливают для этой цели. Перед вве­дением лечебной сыворотки пациенту внутрикожно на сгибательную по­верхность предплечья вводят 0,1 мл разведенной лошадиной сыворотки и наблюдают за реакцией в течение 20 минут.

2.2. Гомологичные сывороточные препараты из крови доно­ров.

Гомологичные сывороточные препараты получают из крови доноров, специально иммунизированных против определенного возбудителя или его токсинов. При введении таких препаратов в организм человека антитела циркулируют в организме несколько дольше, обес­печивая пассивный иммунитет или лечебный эффект в течение 4-5 не­дель. В настоящее время применяют донорские иммуноглобулины нормальные и специфические и донорскую плазму. Выделение иммунологически активных фракций из донорских сывороток производят с использованием спиртового метода осаждения.

Гомологичные иммуноглобулины практичес­ки ареактогенны, поэтому реакции анафилактического типа при повтор­ных введениях гомологичных сывороточных препаратов возникают ред­ко.

2.3.Препараты для бактериальной терапии (эубиотики).

Препараты для бактериальной терапии содержат живые антагонис­тически активные штаммы бактерий - представителей нормальной мик­рофлоры. Примером таких препаратов являются лактобактерин, бифи-думбактерин, колибактерин, бификол, бактисубтил и др. Микроорганизмы, содержа­щиеся в таких препаратах, обладают антагонистическими свойствами по отношению к различным микроорганизмам, прежде всего, к пато­генным кишечным микробам. Подобные препараты получаются путем выращивания соответствующих микроорганизмов или их спор в жид­ких питательных средах с последующим высушиванием под вакуумом из замороженного состояния. Препараты используют для лечения дисбактериоза.

2.4.Препараты лечебных бактериофагов.

Бактериофаги представляют собой вирусы бактерий. Они проника­ют в бактериальную клетку, размножаются в ней и лизируют ее. На этом основано их применение для лечения и профилактики инфекционных за­болеваний. Действие бактериофагов строго специфично и проявляется в отношении определенных видов и типов возбудителя.

Для получения препаратов бактериофагов используют производствен­ные штаммы фагов и соответствующие культуры бактерий. Выращен­ную в реакторах с жидкой питательной средой бактериальную культу­ру заражают маточной взвесью фага. При репродукции фаги лизируют бактерии и выходят в питательную среду, такой состав получил название фаголизата. Питательную сре­ду пропускают через бактериальные фильтры для освобождения от ос­татков бактериальных клеток (фильтрат фаголизата). Фильтрат с бак­териофагами консервируют и контролируют на стерильность, безвредность и активность. Готовый препарат, представляющий собой прозрач­ную жидкость желтого цвета, расфасовывают во флаконы. Наряду с жидким выпускают сухие таблетированные фаги с кислотоустойчивым покрытием, свечи с фагами.

Фаги применяют с лечебной и профилактической целью. В нашей стране выпускаются препараты сальмонеллезного, дизентерийного, ко-ли-протейного, стафилококкового, пиофага и др. В зависимости от за­болевания фаги применяют местно в виде орошений, полосканий, при­мочек, тампонирования, для введения в полость ран, брюшную, плев­ральную и др. полости, перорально, а также подкожно, внутрикожно и внутримышечно.

2.5 Препараты цитокинов.

Цитокины – это вещества, продуцируемые различными клетками организма и оказывающие неспецифическое иммуностимулирующее действие. Цитокины очень многочисленны и разнообразны, они отличаются механизмами действия, при этом они нормализуют гуморальные и клеточные факторы неспецифической резистентности и влияют на разные стадии и звенья иммунитета. Цитокины могут использоваться в качестве адъювантов в вакцинах и могут быть использованы как самостоятельные препараты.

Лекарственная иммунная гемолитическая анемия составляет около 20% от всех приобретенных иммунных гемолитических анемий .При большинстве других лекарственных иммунных гемолитических анемий антитела направлены против комплекса лекарственное средство-мембранный гликопротеид. Гемолиз наблюдается только во время приема препарата и обычно быстро прекращается после его отмены.

Образование иммунных комплексов. Иммунные комплексы, состоящие из лекарственного средства и антитела, неспецифически связываются с мембранами эритроцитов с последующей активацией комплемента. Прямая проба Кумбса с антителами к комплементу обычно положительна, а с антителами к IgG - отрицательна. Антитела к препарату можно обнаружить с помощью инкубации сыворотки больного с нормальными эритроцитами в присутствии комплемента и данного препарата. Большинство случаев лекарственной иммунной гемолитической анемии обусловлены именно этим механизмом ( табл.16.3). Повторное назначение препарата даже в небольшой дозе вызывает острый внутрисосудистый гемолиз , проявляющийся гемоглобинемией , гемоглобинурией , острой почечной недостаточностью .

При гемолизе, вызванном аутоантителами, выздоровление более медленное (обычно несколько недель). Проба Кумбса может оставаться положительной в течение 1-2 лет.

Лекарственные средства, вызывающие иммунную гемолитическую анемию, в зависимости от механизма действия делят на две группы.

К первой относятся

· Лечебные сыворотки.

· Иммуноглобулины.

· Гамма-глобулины.

· Препараты плазмы.

Различают два источника получения специфических сывороточ­ных препаратов:

1) гипериммунизация животных (гетерологичные сывороточные пре­параты);

2) вакцинация доноров (гомологичные препараты).

2.1. Гетерологичные сывороточные препараты.

Для изготовления гетерологичных сывороточных препаратов исполь­зуют в основном крупных животных лошадей. Лошади обладают высокой иммунологической реактивностью, от них в срав­
нительно короткий срок можно получить сыворотку, содержащую анти­тела в высоком титре. Кроме этого, введение лошадиного белка челове­ку дает наименьшее количество побочных реакций. Животные других видов используются редко. Годные к эксплуатации в возрасте от 3 лет
и выше животные подвергаются гипериммунизации, т.е. процессу мно­гократного введения возрастающих доз антигена с целью накопления в крови животных максимального количества антител и поддержания его на достаточном уровне в течение возможно более длительного време­ни. В период максимального нарастания титра специфических антител в крови животных осуществляют 2-3 кровопускания с интервалом в 2дня. Кровь берут из расчета 1 литр на 50 кг веса лошади из яремной ве­ны в стерильную бутыль, содержащую антикоагулянт. Полученная от лошадей-продуцентов кровь передается в лабораторию для дальней­шей обработки. Плазма отделяется на сепараторах от форменных эле­ментов и дефибринируется раствором хлористого кальция. Использо­
вание цельной гетерологичной сыворотки сопровождается аллергичес­кими реакциями в форме сывороточной болезни и анафилаксии. Одним из путей уменьшения побочных реакций сывороточных препаратов, а также повышения их эффективности является их очистка и концентра­ция. Сыворотку очищают от альбуминов и некоторых глобулинов, ко­торые не относятся к иммунологически активным фракциям сывороточ­ных белков. Иммунологически активными являются псевдоглобулины с электрофоретической подвижностью между гамма- и бета-глобулина­ми, к этой фракции относятся антитоксические антитела. Также к им­мунологически активным фракциям относятся гамма-глобулины, в эту фракцию входят антибактериальные и антивирусные антитела. Очистка сывороток от балластных белков проводится по методу «Диаферм-3». При использовании этого метода сыворотка очищается путем осажде­ния под влиянием сернокислого аммония и путем пептического переваривания.Помимо метода «Диаферм 3»,разработаны и другие (Ультраферм, Спиртоферм, иммуносорбцииидр.), имеющие ограниченное при­менение

Содержание антитоксина в антитоксических сыворотках выражает­ся в международных единицах (ME), принятых ВОЗ. Например, 1 ME противостолбнячной сыворотки соответствует ее минимальному коли­честву, нейтрализующему 1000 минимальных смертельных доз (DLm) столбнячного токсина для морской свинки массой 350 г. 1 ME противоботулинического антитоксина - наименьшее количество сыворотки, нейтрализующее 10000 DLm ботулинического токсина для мышей мас­сой 20 г. 1 ME противодифтерийной сыворотки соответствует ее мини­мальному количеству, нейтрализующему 100 DLm дифтерийного токси­на для морской свинки массой 250 г.

В препаратах иммуноглобулинов IgG является основным компонен­том (до 97%). lgA, IgM, IgD входят в препарат в очень малых количес­твах. Выпускаются также препараты иммуноглобулинов (IgG), обога­щенные IgM и IgA. Активность препарата иммуноглобулина выражает­ся в титре специфических антител, определяемых одной из серологичес­ких реакций и указывается в наставлении по применению препарата.

Гетерологичные сывороточные препараты применяют для лечения и профилактики инфекционных заболеваний, вызываемых бактериями, их токсинами, вирусами. Своевременное раннее применение сыворотки мо­жет не дать развиться болезни, удлиняется срок инкубации, появивше­еся заболевание имеет более мягкое течение, снижается смертность.

Существенным недостатком использования гетерологичных сыво­роточных препаратов является возникновение сенсибилизации организ­ма к чужеродному белку. Как указывают исследователи, к глобулинам сыворотки лошади в России сенсибилизировано более 10% населения. В связи с этим повторное введение гетерологичных сывороточных пре­паратов может сопровождаться осложнениями в виде различных аллер­гических реакций, самой грозной из которых является анафилактичес­кий шок. Для выявления чувствительности пациента к лошадиному бел­ку ставят внутрикожную пробу с разведенной 1:100 лошадиной сыво­роткой, которую специально изготавливают для этой цели. Перед вве­дением лечебной сыворотки пациенту внутрикожно на сгибательную по­верхность предплечья вводят 0,1 мл разведенной лошадиной сыворотки и наблюдают за реакцией в течение 20 минут.

2.2. Гомологичные сывороточные препараты из крови доно­ров.

Гомологичные сывороточные препараты получают из крови доноров, специально иммунизированных против определенного возбудителя или его токсинов. При введении таких препаратов в организм человека антитела циркулируют в организме несколько дольше, обес­печивая пассивный иммунитет или лечебный эффект в течение 4-5 не­дель. В настоящее время применяют донорские иммуноглобулины нормальные и специфические и донорскую плазму. Выделение иммунологически активных фракций из донорских сывороток производят с использованием спиртового метода осаждения.

Гомологичные иммуноглобулины практичес­ки ареактогенны, поэтому реакции анафилактического типа при повтор­ных введениях гомологичных сывороточных препаратов возникают ред­ко.

2.3.Препараты для бактериальной терапии (эубиотики).

Препараты для бактериальной терапии содержат живые антагонис­тически активные штаммы бактерий - представителей нормальной мик­рофлоры. Примером таких препаратов являются лактобактерин, бифи-думбактерин, колибактерин, бификол, бактисубтил и др. Микроорганизмы, содержа­щиеся в таких препаратах, обладают антагонистическими свойствами по отношению к различным микроорганизмам, прежде всего, к пато­генным кишечным микробам. Подобные препараты получаются путем выращивания соответствующих микроорганизмов или их спор в жид­ких питательных средах с последующим высушиванием под вакуумом из замороженного состояния. Препараты используют для лечения дисбактериоза.

2.4.Препараты лечебных бактериофагов.

Бактериофаги представляют собой вирусы бактерий. Они проника­ют в бактериальную клетку, размножаются в ней и лизируют ее. На этом основано их применение для лечения и профилактики инфекционных за­болеваний. Действие бактериофагов строго специфично и проявляется в отношении определенных видов и типов возбудителя.

Для получения препаратов бактериофагов используют производствен­ные штаммы фагов и соответствующие культуры бактерий. Выращен­ную в реакторах с жидкой питательной средой бактериальную культу­ру заражают маточной взвесью фага. При репродукции фаги лизируют бактерии и выходят в питательную среду, такой состав получил название фаголизата. Питательную сре­ду пропускают через бактериальные фильтры для освобождения от ос­татков бактериальных клеток (фильтрат фаголизата). Фильтрат с бак­териофагами консервируют и контролируют на стерильность, безвредность и активность. Готовый препарат, представляющий собой прозрач­ную жидкость желтого цвета, расфасовывают во флаконы. Наряду с жидким выпускают сухие таблетированные фаги с кислотоустойчивым покрытием, свечи с фагами.

Фаги применяют с лечебной и профилактической целью. В нашей стране выпускаются препараты сальмонеллезного, дизентерийного, ко-ли-протейного, стафилококкового, пиофага и др. В зависимости от за­болевания фаги применяют местно в виде орошений, полосканий, при­мочек, тампонирования, для введения в полость ран, брюшную, плев­ральную и др. полости, перорально, а также подкожно, внутрикожно и внутримышечно.

2.5 Препараты цитокинов.

Цитокины – это вещества, продуцируемые различными клетками организма и оказывающие неспецифическое иммуностимулирующее действие. Цитокины очень многочисленны и разнообразны, они отличаются механизмами действия, при этом они нормализуют гуморальные и клеточные факторы неспецифической резистентности и влияют на разные стадии и звенья иммунитета. Цитокины могут использоваться в качестве адъювантов в вакцинах и могут быть использованы как самостоятельные препараты.

3. Побочные действия вакцин и сывороток и меры их предуп­реждения

Применение медицинских иммунобиологических препаратов и, преж­де всего, вакцин и сывороток, наряду с выработкой иммунитета способ­но оказывать на организм неспецифические воздействия, которые мо­гут сопровождаться патологическими процессами, иногда угрожающи­ми жизни человека. Патологические процессы, возникающие после вве­дения иммунобиологических препаратов, согласно схеме С.Г. Дзагурова, делятся на следующие группы:

1) осложнения, связанные с нарушением техники введения препара­та, правил асептики в процессе введения препаратов, что приво­дит к развитию в месте инъекции нагноений, подкожных инфильтратов, абсцессов;

2) аллергические осложнения на введение иммунобиологических пре­паратов (сывороточная болезнь, анафилактический шок и др.);

3) осложнения вследствие индивидуальной реакции, прежде всего,со стороны ЦНС.

Основная роль в генезе поствакцинальных осложнений принадле­жит аллергическим процессам. К наиболее тяжелым поствакцинальным осложнениям при введении иммунобиологических препаратов относят­ся следующие:

1) анафилактический шок. Развивается чаще всего при повторном парентеральном введении сывороток и вакцин. Относится к общей аллергической реакции немедленного типа. Степень выраженности симптомов шока может быть различной - от легких проявлений до молниеносных смертельных форм. С целью выявле­ния сенсибилизации к гетерогенной сыворотке перед ее введением обязательно проводится кожная проба с лошадиной сывороткой,разведенной 1:100. При выраженной аллергической реакции и тя­желом состоянии больного допускается введение сыворотки пос­ле струйного внутривенного введения преднизолона;

2) эндотоксиновый шок. Наблюдается после введения убитых бактериальных вакцин, как проявление повышенной чувствительности организма к эндотоксину;

3)сывороточная болезнь. Является проявлением аллергической ре­акции организма на введение чужеродного белка, чаще всего лошадиного. Симптомы сывороточной болезни появляются на 7-10 день после введения сывороточных препаратов, но могут отме­чаться и в более ранние и поздние сроки;

4)аллергические реакции со стороны кожи. Наиболее часто имеют место после введения АКДС, антирабической и др. вакцин;

5) неврологические поствакцинальные осложнения. Проявляются в форме поражения центральной и периферической нервной систе­мы.

В профилактике всех описанных выше осложнений решающее зна­чение придается выявлению состояний, являющихся противопоказани­ем для введения в организм иммунобиологических препаратов.

Статья на конкурс «био/мол/текст»: Одну из самых существенных опасностей для здоровья человека представляют бактерии. Но и у бактерий есть противники: вирусы-бактериофаги, которые используют микробную клетку в качестве гостиницы, где всё включено, а покидая пристанище, нередко убивают хозяина. Изобретение метода фагового дисплея позволило использовать свойства бактериофагов в поиске новых антител, которые чрезвычайно востребованы для совершенствования диагностики и терапии многих опасных заболеваний.

Обратите внимание!

Спонсором номинации «Лучшая статья о механизмах старения и долголетия» является фонд «Наука за продление жизни ». Спонсором приза зрительских симпатий выступила фирма Helicon .

Спонсоры конкурса: Лаборатория биотехнологических исследований 3D Bioprinting Solutions и Студия научной графики, анимации и моделирования Visual Science .

Антитела как лекарства

В фармакологии используются два основных понятия: лекарство и мишень . Мишень - это структура организма, связанная с определенной функцией, нарушение которой приводит к заболеванию. В случае болезни на мишень можно оказать определенное воздействие, которое должно привести к лечебному эффекту. Лекарством называется вещество, специфически взаимодействующее с мишенью и влияющее на состояние клетки, ткани, организма . В качестве мишени может выступать рецептор на поверхности клеточной мембраны, фермент или канал, проводящий в клетку различные соединения. Однако путь к потребителю для любого лекарства долог: после подтверждения его функциональной активности следуют стадии доклинических и клинических испытаний, на которых малые молекулы подстерегает опасность так никогда и не стать лекарством. Под действием ферментных систем пациента они могут стать ядовитыми, или их изомеры окажутся токсичными. Низкомолекулярное вещество может выводиться слишком быстро или, напротив, накапливаться в организме, отравляя его. Поэтому в последние годы всё бóльшую долю на рынке лекарственных средств занимают макромолекулы, и среди них важнейшую роль играют антитела - защитные белки организма (рис. 1).

Рисунок 1. Структура антитела. Антитело состоит из двух тяжелых (HC) и двух легких (LC) аминокислотных цепей, соединенных между собой. Каждая из этих цепей имеет вариабельный домен (V H или V L) , который ответственен за связывание антигена. Вариа бельным он называется именно потому, что эти участки наиболее сильно отличаются у разных антител, то есть представлены множеством вариа нтов. Участок, который отщепляется ферментом папаином , называется Fab-фрагментом.

Когда в кровь попадает антиген - компонент бактерии или вируса, - он моментально оказывается под пристальным вниманием двух основных типов иммунных клеток: Т- и В-лимфоцитов . В-клетки после стимуляции со стороны Т-клеток или при непосредственном контакте с чужеродным агентом синтезируют антитела к нему. Некоторые из активированных В-лимфоцитов - плазматические клетки - специализируются на продукции антител, а остальные становятся клетками памяти , чтобы при встрече с тем же антигеном в будущем дать ему быстрый и эффективный отпор. Синтезированное плазматической клеткой антитело связывается с «чужаком», тем самым обезвреживая его. Происходит это несколькими путями: антитела специфически связываются с токсичными участками антигена, агглютинируют (слипаются) с крупными частицами, которые несут антигены на своей поверхности, или даже напрямую вызывают разрушение бактериальной клетки. Кроме того, «облепленный» антителами антиген становится уязвимым для других компонентов иммунитета - например, для макрофагов или системы комплемента .

От структуры антитéла зависят такие важные свойства, как связывание им антигена, прочность этого связывания и стабильность молекулы. Однако природа создания антител в организме очень сложна, и никто не может гарантировать, что в ответ даже на идентичные антигены образуются одинаковые по структуре антитела. Если же для создания лекарства или диагностического набора используются антитела к одному и тому же антигену, но обладающие разной структурой, то из-за разницы в стабильности и специфичности о стандартизации и воспроизводимости результатов работы можно будет забыть. Это означает, что такие антитела никак не могут стать диагностическими или лекарственными. Отсюда вывод: нужны антитела с идентичной структурой .

Антитела-«клоны» получают при помощи методов клеточной биологии из одной клетки-предшественницы. Такие антитела называются моноклональными . Их использование в качестве терапевтических агентов стало для медицины стратегическим этапом в смене концепции лечения - от неспецифической терапии к направленной. На сегодняшний день моноклональные антитела наиболее активно используются в онкогематологии, лечении опухолей, аутоиммунных заболеваний, а особенно широко - в диагностике .

Получение антител для нужд человека, как правило, начинается с иммунизации животных. Проводится несколько инъекций антигена, и в сыворотке крови накапливаются специфические антитела. Эти антитела, полученные напрямую из сыворотки иммунизированного животного, произведены разными плазматическими клетками, то есть они поликлональны . Для получения совершенно идентичных - моноклональных - антител в семидесятых годах прошлого века учеными Георгом Кёлером и Сéсаром Мильштейном был разработан метод гибридóм . Он основан на слиянии плазматических лимфоцитов (продуцируют антитела, но не живут в культуре) и клеток миеломы (это опухолевые клетки, которые ничего не продуцируют, но зато замечательно культивируются), в результате чего такая гибридная клетка от В-лимфоцита наследует способность выделять нужные исследователям антитела, а от опухолевой - бессмертие (практически бесконечное деление).

Гибридома стала выдающимся достижением, открывшим огромные возможности для исследователей . Однако антитела, которые можно получить с помощью гибридомного метода, всё же нарабатываются животными и не годятся для терапии человека. Поэтому перед исследователями встала задача получения полностью человеческих антител. Для ее решения была разработана группа методов, названная дисплейной . Общим для всех этих методов является то, что они предполагают работу со «сцепкой» нуклеотидной и аминокислотной последовательностей каждого конкретного варианта антитела. Название «дисплейные» происходит от английского display - выставлять напоказ, демонстрировать. Неотъемлемой стадией этих методов является «выставление» на поверхности фаговой частицы фрагментов антител для дальнейшего отбора нужных вариантов антигенами.

Библиотека в пробирке

Метод, который был назван фаговым дисплеем , основан на способности бактериофагов (вирусов, поражающих бактерии) выставлять на своей поверхности случайные пептидные последовательности в составе поверхностных белков . Бактериофаг представляет собой ДНК, окруженную белковой оболочкой - капсидом, - и способен размножаться только внутри клетки-хозяина. Проникая туда, он беззастенчиво пользуется ферментными системами несчастной бактерии, предоставляя ей свою ДНК для синтеза необходимых для его размножения белков . Инфицированная фагом бактериальная клетка послушно воспроизводит всё, что закодировано в геноме вируса, чтобы его потомство собрало свою оболочку из готовых строительных блоков. Если в геном фага-прародителя исследователем внедрена нуклеотидная последовательность, кодирующая нужный пептид, у его потомства на поверхности вирусной частицы появляется несколько копий гибридного капсидного белка, состоящего из собственной полипептидной цепи и фрагмента антитела. Множество бактериофагов, на поверхности которых представлены случайные фрагменты антител, называется фаговой библиотекой (рис. 2).

Рисунок 2. Создание синтетических и природных библиотек антител. За основу библиотеки берутся нуклеотидные последовательности вариабельных доменов антител (иммуноглобулинов, Ig), природные или синтетические. Далее их случайным образом комбинируют, и в результате образуется множество фрагментов антител, на основе которых можно создать фаговую библиотеку .

В современных библиотеках репертуар антител может достигать 10 миллиардов уникальных вариантов . Как же выбрать из этого разнообразия всего несколько молекул, специфичных к одному-единственному антигену? В случае дисплейной библиотеки вирусные частицы работают «библиотекарями», а «читателями» становятся бактериальные клетки. Если бы поиск книг в обычной библиотеке осуществлялся так же, как антител в дисплейной, выглядело бы это весьма необычно. Допустим, перед нами стоит задача выбрать все книги об интересующем нас предмете из библиотеки, в которой находится 10 миллиардов книг: исторические, художественные, сказки, любовные романы в ярких обложках... Для поиска в дисплейной библиотеке не нужно путаться в карточках и заполнять заявку, а нужно всего лишь принести с собой сам этот предмет! И тогда к нему (антигену) тут же начнут подходить библиотекари (фаги) с книгами в руках. Специфичные книги (антитела), которые написаны только о том, что мы принесли с собой, «приклеятся» к антигену намертво, а те, в которых о предмете упоминается вскользь, можно будет без труда унести обратно на полку. После того как с помощью антигена (предмета) были найдены наиболее специфичные молекулы (книги), они передаются бактериям-«читателям». «Читатели» оказываются настолько добросовестными, что не только воспринимают информацию, но и многократно копируют ее. Отбор фагов с фрагментами антител, специфичных к антигену, называется селекцией (рис. 3).

Рисунок 3. Схема селекции. Создание фаговой библиотеки из синтетического или природного источника предполагает образование структур, объединяющих в себе как нуклеотидные, так и аминокислотные последовательности фрагмента антитела (генотип-фенотип-структура ). Затем обеспечивается контакт с антигеном (привязанным к пластику дисплейной библиотеки), который специфически связывается с определенными фрагментами антител, экспонированными на фаговой частице.

Обычно проводится 3–4 раунда селекции, в результате чего отбирается ДНК уже сравнительно небольшого количества фагов, и на ее основе в бактериальных клетках нарабатываются фрагменты антител для дальнейшего анализа. По источнику материала дисплейные библиотеки можно разделить на три группы.

Каждый из перечисленных видов библиотек имеет свои достоинства и недостатки. Например, синтетические библиотеки базируются на небольшом количестве структур вариабельных доменов антител, поэтому работать с ними гораздо проще, чем с природными, которые содержат разнообразные по термодинамическим и экспрессионным характеристикам последовательности. Зато при использовании вариантов из природных библиотек ниже вероятность развития иммунного ответа .

Полученные таким способом молекулы можно подвергнуть изменениям, совершенствуя их свойства. Кроме того, из одного и того же фрагмента антитела можно создать целый ряд терапевтических агентов. В зависимости от цели терапии его можно связать с токсином (например, для борьбы с опухолью), с цитокином (для адресной доставки к больному месту) или с другим фрагментом-помощником, даже с радионуклидом.

Успех современной фармакологии во многом зависит от развития таких областей науки, как молекулярная биология, биоинформатика и генная инженерия. Благодаря этим дисциплинам стало возможным синтезировать нужные последовательности ДНК, комбинировать и изменять их, а также получать животные белки в бактериальных системах. Несомненным достоинством современных технологий является то, что с их помощью можно не только получать аналоги уже существующих антител, но и создавать совершенно новые .

Рано праздновать победу!

Несмотря на все преимущества антител перед малыми молекулами, с их применением возникли проблемы. В 2004 году было обнаружено, что в нескольких случаях прием инфликсимаба (ремикейда, Remicade) - противовоспалительных моноклональных антител - сопровождался развитием у пациентов лимфом. В мае 2006 года в журнале Американской медицинской ассоциации (JAMA ) опубликовали данные, что ремикейд усиливает риск развития рака в три раза . В июне 2008 года FDA сообщило о возможной связи развития лимфом и других видов опухолей у детей и подростков с приемом ремикейда.

Установлено увеличение риска смертельного исхода у онкологических больных при приеме авастина (2,5%) - блокатора фактора роста эндотелия (VEGF) - по сравнению с использованием только химиотерапии (1,7%). Дело в том, что сам по себе Avastin (бевацизумаб) не взаимодействует с раковыми клетками. Он блокирует фактор роста эндотелия (клеток выстилки сосудов), который выделяет опухоль, чтобы создать вокруг себя больше кровеносных сосудов для интенсивного питания. Опухоль выделяет такой же VEGF, как и другие, здоровые части организма, поэтому блокирование роста определенной доли нужных организму сосудов (например, сосудов для питания сердца) оказывается неизбежным. Таким образом, в случае применения авастина повышение смертности пациентов связано не с основным заболеванием, а с сердечной недостаточностью .

Развитие подобных побочных эффектов предсказуемо. Живой организм - очень сложная система, и вмешательство, направленное на одну его часть, влечет за собой изменения в других. Поэтому даже с появлением такого тонкого инструмента, как терапевтические антитела, нельзя говорить об изобретении «идеального лекарства».

Современные протоколы уже основаны на комбинированном подходе к лечению, включая вакцины, химиотерапию и моноклональные антитела. Исследователям еще предстоит разработать такие препараты и схемы терапии, которые обеспечат эффективное и безопасное лечение пациентов.

Рисунки предоставлены российской биофармацевтической компанией «Антерикс».

Литература

1. Драг-дизайн: как в современном мире создаются новые лекарства ;. J. Mol. Biol. 376 , 1182–1200;
2. Lee C.V., Liang W.C., Dennis M.S., Eigenbrot C., Sidhu S.S., Fuh G. (2004). High-affinity human antibodies from phage-displayed synthetic Fab libraries with a single framework scaffold . J. Mol. Biol. 340 , 1073–1093;
3. Lonberg N. (2005). Human antibodies from transgenic animals . Nat. Biotech. 23 , 1117–1125;
4. Иванов А.А. и Белецкий И.П. (2011). Терапия моноклональными антителами - панацея или паллиатив ? Ремедиум . 3 , 12–16..

Патогенез .

а. Образование иммунных комплексов. Иммунные комплексы, состоящие из лекарственного средства и антитела, неспецифически связываются с мембранами эритроцитов с последующей активацией комплемента. Прямая проба Кумбса с антителами к комплементу обычно положительна, а с антителами к IgG — отрицательна. Антитела к препарату можно обнаружить с помощью инкубации сыворотки больного с нормальными эритроцитами в присутствии комплемента и данного препарата. Большинство случаев лекарственной иммунной гемолитической анемии обусловлены именно этим механизмом. Повторное назначение препарата даже в небольшой дозе вызывает острый внутрисосудистый гемолиз, проявляющийся гемоглобинемией, гемоглобинурией и ОПН .

б. Образование цитотоксических антител. При связывании с эритроцитами препарат становится иммуногенным и стимулирует образование антител, обычно IgG . Положительна лишь прямая проба Кумбса с антителами к иммуноглобулинам. Антитела к препарату определяют следующим образом. После инкубации нормальных эритроцитов с этим препаратом их смешивают с сывороткой больного. При наличии антител к препарату развивается гемолиз. Классическим примером иммунной гемолитической анемии, вызванной цитотоксическими антителами, служит анемия при применении бензилпенициллина. Она возникает редко и только при назначении препарата в высоких дозах (более 10 млн ед/сут в/в ): прямая проба Кумбса с антителами к иммуноглобулинам положительна примерно у 3% больных, гемолиз развивается еще реже. Бензилпенициллин вызывает внесосудистый гемолиз. Появление IgG к бензилпенициллину не связано с аллергией к пенициллинам, обусловленной IgE .

в. Некоторые лекарственные средства, например цефалоспорины, вызывают агрегацию неспецифических IgG и комплемента, хотя это редко сопровождается гемолитической анемией. Прямая проба Кумбса может быть положительной, непрямая проба Кумбса всегда отрицательна.

г. Образование аутоантител. Лекарственные средства могут стимулировать образование аутоантител к антигенам системы Rh . Вероятно, это происходит за счет угнетения активности T-супрессоров и пролиферации клонов B-лимфоцитов, продуцирующих соответствующие антитела. Прямая проба Кумбса с антителами к иммуноглобулинам положительна. Инкубация сыворотки больного с нормальными эритроцитами в отсутствие лекарственного средства приводит к абсорбции IgG на эритроцитах. Синтез аутоантител к эритроцитам вызывают метилдофа, леводофа и мефенамовая кислота. Прямая проба Кумбса положительна примерно у 15% больных, принимающих метилдофу, однако гемолитическая анемия развивается менее чем у 1% больных. Влияние метилдофы на образование аутоантител к эритроцитам, по-видимому, дозозависимо. Анемия развивается постепенно, в течение нескольких месяцев применения препарата, и обусловлена внесосудистым гемолизом.

2. Лечение. Первый и наиболее важный этап лечения лекарственной иммунной гемолитической анемии — отмена препарата, вызвавшего ее. При гемолизе, вызванном иммунными комплексами, после этого быстро наступает выздоровление. В тяжелых случаях наблюдается ОПН . При гемолизе, вызванном аутоантителами, выздоровление более медленное (обычно несколько недель). Проба Кумбса может оставаться положительной в течение 1—2 лет.