Моноклональные антитела. Получение, применение

Министерство  здравоохранения Республики Беларуси

Министерство  образования Республики Беларусь

УО «Витебский государственный Ордена Дружбы народов  медицинский университет» 
 
 
 
 
 
 

Реферат

на тему: «Моноклональные антитела. Получение, применение» 
 

Выполнила: студентка 2 курса 7 группы

фармацевтического факультета

Крисенок Вера Александровна

Преподаватель: Данющенкова Н. М. 
 
 
 
 
 
 

Витебск, 2011

Содержание:

1. Вступление
2. Основная часть
3. Заключение
4. Использованная литература

Введение

Люди обладают иммунной системой, которая способна отвечать на внедрение чужеродных молекул  образованием антител. Молекулы, которые  стимулируют образование антител, называются антигенами. Обычно это  белки или гликопротеины. Каждый антиген стимулирует образование  специфического антитела, которое точно  ему соответствует и способно связываться с ним и разрушать  его. Так, например, если чужеродное тело поступает с определенным видом  бактерий, иммунная система распознает антигены на внешних мембранах бактериальных  клеток как чужеродные и соответственно образуются антитела, специфичные к  этим антигенам. Антитела продуцируются  особыми лимфоцитами, которые называются В-клетками.

В 1970-х годах  Цезарь Мильштейн (С. Milstein) и Георг Кёлер (G. Kohler), работавшие в Кембридже, пытались найти способ получения антител только одного типа. До того времени антитела выделяли из крови животных, которых специально подвергали действию нужного антигена. Однако конечный продукт получался недостаточно чистым и содержал сотни различных антител. Мильштейн и Кёлер решили проблему, разработав методику получения моноклональных антител, за которую в 1984 г. они были удостоены Нобелевской премии. Мо-ноклональный означает принадлежащий одному клону. Каждый тип антител продуцируется одним типом В-клеток, которые клонируют сами себя, другими словами, размножаются, образуя много идентичных копий самих себя в ответ на определенный антиген. Теоретически можно выделить и культивировать определенный тип В-клеток и получить большое количество чис-тых антител одного типа.

Поскольку все антитела, полученные таким путем, происходят от одного клона, они называются моноклональными. Однако в культуральной среде В-клетки могут поддерживаться лишь несколько дней. Мильш-тейн и Кёлер путем слияния В-клеток с раковыми клетками, которые являются бессмертными, получили клетки гибридомы. Эти клетки продолжают размножаться и могут быть клонированы, что позволяет получать большое количество антител. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Основная  часть

Моноклональные антитела — антитела, вырабатываемые иммунными клетками, принадлежащими к одному клеточному клону, то есть произошедшими из одной плазматической клетки-предшественницы. Моноклональные антитела могут быть выработаны на почти любое вещество (в основном белки и полисахариды), которое антитело будет специфически связывать. Они могут быть далее использованы для детекции(обнаружения) этого вещества или его очистки. Моноклональные антитела широко используются в биохимии, молекулярной биологии и медицине. В случае их использования в качестве лекарства его название оканчивается на -mab (от английского «monoclonal antibody»). 

История открытия

Ещё в начале 20-го века Пауль Эрлих постулировал, что если бы мог быть выработан компонент, способный селективно связывать организм, вызывающий заболевание, то вместе с этим компонентом к патогенному организму мог бы быть доставлен токсин.

В 1970-е годы уже были известны опухолевые B-лимфоциты (клетки миеломы), которые синтезировали  один и тот же тип антител (парапротеин). Эти клеточные культуры использовались для изучения строения молекулы антитела, но не было методики, позволявшей продуцировать идентичное антитело к заданному антигену.

Процесс получения  моноклональных антител был изобретён Жоржем Кёлером и Сезаром Мильштейном в 1975 годах. За это изобретение в 1984 году они получили Нобелевскую премию по физиологии. Идея состояла в том, чтобы взять линию миеломных клеток, которые потеряли способность синтезировать свои собственные антитела и слить такую клетку с нормальным B-лимфоцитом, синтезирующим антитела, с тем, чтобы после слияния отобрать образованные гибридные клетки, синтезирующие нужное антитело. Эта идея была успешно реализована и уже к началу 1980-х годов началось коммерческое получение различных гибридом и очистка антител против заданных антигенов.

Однако, так как лимфоциты были мышиные и синтезировали мышиный иммуноглобулин, введение таких моноклональных антител человеку вызывали иммунную реакцию отторжения. В 1988 Грег Винтер разработал специальную методику «очеловечивания» моноклональных антител, что в основном снимало проблему иммунного ответа на введение антител больному с терапевтическими или диагностическими целями.  

Получение

Как образуются антитела? Иммунный ответ - сложный  процесс межклеточных взаимодействий различных типов лимфоидных клеток с участием специальных гормонов, в результате чего В-лимфоциты начинают активно синтезировать и выделять в кровь специфические антитела против данного антигена. На поверхности В-лимфоцитов существуют рецепторы, аналогичные антителам, взаимодействие которых с антигеном в сложном межклеточном комплексе служит стимулом для начала биосинтеза антител.

Получение антител для нужд человека начинается с иммунизации животных. После  нескольких инъекций антигена в присутствии  стимуляторов иммунного ответа в  сыворотке крови накапливаются  специфические антитела. Антитела выделяют из сыворотки в виде g-глобулиновой фракции, осаждая сыворотку крови  сульфатом аммония, спиртом, ПЭГ  и другими веществами. Полученные антитела содержат много примесных белков. Высокоочищенные антитела выделяют с помощью ионообменной хроматографии.

Стандартные препараты получить довольно сложно, так как состав их зависит от вида животного, его индивидуальных особенностей, цикла иммунизации, других малоконтролируемых факторов. В то же время, для современного биохимического анализа очень важна специфичность, то есть способность выделить данное вещество в сложных многокомпонентных средах, таких, как сыворотки крови, сок растений, ферментная среда. Такое возможно при использовании иммунохимического метода, использующего антитела, взаимодействующие узко специфично по принципу "антиген - антитело". Для проведения такого анализа необходимы абсолютно идентичные антитела, синтез которых обычными способами не приемлим.

Решение проблемы было предложено в 1975 году английскими  учеными Георгом Кёлером и Цезарем Мильштейном. Они разработали методику получения клеточных гибридов - гибридом. Гибридомы образуются в результате слияния лимфоцитов, взятых от иммунизированных животных, с клетками миеломы костного мозга, культивируемыми in vitro.

Животное  иммунизируют, в ответ на введение антигена в организме мыши активизируются продуцирующие антитела В-лимфоциты. Эти клетки могут жить только в  организме хозяина, при переводе на искусственную питательную среду  они гибнут. Если слить иммунную клетку с опухолевой, образуются гибридные клетки, способные неограниченно долго жить в искусственных средах. Одновременно они сохраняют способность синтезировать антитела.

Гибридомы, синтезирующие определенные виды антител, отбирают на селективных ростовых средах. Затем их помещают в культуральную жидкость, в которой они размножаются и образуют много родственных клеток (клон). Такие клоны могут синтезировать антитела, получившие название моноклональных (МКА). МКА - антитела, однородные по структуре и специфичности, которые можно производить в неограниченных количествах.

Другой метод  получения антител основан на инъекции полученной гибридомы в брюшную полость мышки. Там гибридома реплицируется и вызывает образование асцитной опухоли (скопления клеток, плавающих в жидкости, заполняющей брюшную полость). Асцитная жидкость, выделенная из этой мыши, представляет суспензию, содержащую антитела. Клетки и белки, не относящиеся к МКА, удаляются. Оставшийся материал, представленный преимущественно антителами, используют. Этот метод позволяет получать высококонцентрированные препараты антител. Но массовое производство требует одновременного использования нескольких тысяч мышей. Кроме того, получаемый материал требует доочистки. Это дорого и трудоемко, поэтому в настоящее время предпочтение отдается первому способу, с использованием культуры клеток. 

Применение

Обычные поликлональные антитела давно и широко применяются для определения биологически активных веществ - белков крови и других биологических жидкостей, гормонов, ростовых факторов, клеточных рецепторов, медиаторов воспаления и иммунитета, бактериальных и вирусных антигенов, различных ядов и т.п. Моноклональные антитела из-за высочайшей специфичности, стандартности и технологичности получения успешно вытесняют и заменяют иммунные сыворотки.

Далее гибридомы создают уникальные возможности в аналитических целях: их можно применять как "иммунологический микроскоп" с чрезвычайно высоким разрешением. Так, например, если нужно сравнить две клеточные линии, отличающиеся одним или немногими антигенами, и надо выявить такие антигены, то метод гибридом предоставляет для этого исключительные возможности. Проиммунизировав мышей одной из линий и получив сотни гибридом, продуцирующих антитела к антигенам этой линии, можно найти одну или две с антителами только к данной линии. Размножив такую гибридому в пробирке или вырастив ее на мышах, можно получить огромное количество антител к уникальному антигену (или детерминантной группе), затерянному среди других компонентов клетки подобно иголке в стоге сена. Это будет продукт одного клона. В крови иммунизированного животного среди множества других антител он никак не проявится из-за чисто количественных отношений. Благодаря же гибридомам его можно не только обнаружить, но и вывести в линию и получить любое количество соответствующих антител. С помощью гибридом можно обнаружить антигены, характерные для опухолей определенных тканей, получить к ним антитела и использовать их для диагностики и типирования опухолей. Такие моноклональные антитела нашли широкое применение в онкологической клинике. Наконец, во всем мире ведутся активные исследования по использованию моноклональных антител в качестве специфических переносчиков токсических веществ в опухолевые клетки. Пока же с помощью моноклональных антител в опухоль и ее метастазы доставляются радиоактивные вещества, позволяющие обнаружить небольшие узелки опухоли по локализации в них радиоактивности.

ТЕСТ  НА БЕРЕМЕННОСТЬ.

Из 150 диагностических  моноклонапьных антител, применяемых в настоящее время, примерно одна треть используется для выявления беременности. Как только эмбрион достигает матки (в пределах четырех дней после зачатия), он прикрепляется к ее стенке. Этот процесс называется имплантацией. Информация об этом поступает в яичники женщины, чтобы они могли отреагировать соответствующим образом. При поступлении такого сигнала яичники производят гормоны, поддерживающие внутренний слой матки. При этом у женщины прекращаются менструации, и эмбрион сохраняется. Сигналом для яичников служит гормон, продуцируемый ворсинками хориона — органа, с помощью которого зародыш соединяется со стенкой матки. Название этого гормона — хори-онический гонадотропин человека (сокращенно ХГЧ). Он циркулирует в крови матери, откуда и поступает в яичники. Ко времени, когда у женщины в норме должна начаться менструация (примерно через 14 дней после зачатия), уровень ХГЧ повышается настолько, что его можно обнаружить в моче. ХГЧ является гликопротеином, и к нему можно получить антитела с помощью описанного выше метода.  

Современные тесты на беременность основаны на выявлении ХГЧ в пробе мочи женщины с помощью моноклональных антител. Процедура описана на рисунке. Набор для тестирования в домашних условиях, с помощью которого результат получают в течение 5 мин, имеется в продаже. Можно установить беременность даже раньше, если для исследования использовать кровь. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение

Гибридомы сыграли и продолжают играть огромную роль в фундаментальной и прикладной иммунологии. Они созданы на основе клонально-селекционной теории иммунитета и явились самым ярким и окончательным доказательством этой теории. Гибридомы сделали реальностью предполагаемые клоны антителообразующих клеток и позволили даже обнаружить их существование в организме до введения соответствующего антигена. Гибридомы революционизировали иммунологическую промышленность и создали в ней совершенно новые области. Благодаря гибридомам возникли новые методы диагностики многих заболеваний и открылись новые пути для изучения злокачественных опухолей. И хотя гибридомы скорее относятся к гениальным изобретениям, а не к открытиям, они были отмечены в 1984 году Нобелевской премией, высшей научной наградой, присуждаемой за выдающиеся открытия.

Если бы Кёлер и Мильштейн запатентовали свой метод, они вскоре бы стали миллиардерами, так как все, кто использовал бы гибридомы в коммерческих целях, должны были бы платить за право пользоваться патентом. Авторы гибридом, несомненно, понимали это, но в интересах развития науки не пошли на такой шаг. Метод гибридом беспрепятственно вошел во все сферы иммунологии, и сами авторы всемерно способствовали этому, предоставляя свою клеточную линию плазмоцитомы для исследований всем желающим. И первые гибридомы в нашей стране, полученные в 1979-1980 годах, были созданы на основе клеток, ведущих происхождение из лаборатории этих авторов и с их любезного разрешения. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Литература

1. Кеннет Р.Г., Мак-Керн  Т.Дж., Бехтол К.Б. Моноклональные антитела: Гибридомы: новый уровень биологического анализа. М.: Медицина, 1983.

2. Ройт А. Основы иммунологии. М.: Мир, 1991.

3. Материалы Интернета: http://ru.wikipedia.org/wiki/Моноклональные_антитела, http://nature.web.ru/db/msg.html?mid=1157644, http://meduniver.com/Medical/Biology/295.html