Szerkesztő:Hollófernyiges/próbalap

A general representation of the method used to produce monoclonal antibodies.[1][2]

A monoclonal antibody (mAb, more rarely called moAb) is an antibody made by cloning a unique white blood cell. All subsequent antibodies derived this way trace back to a unique parent cell.

Monoclonal antibodies can have monovalent affinity, binding only to the same epitope (the part of an antigen that is recognized by the antibody). In contrast, polyclonal antibodies bind to multiple epitopes and are usually made by several different antibody-secreting plasma cell lineages. Bispecific monoclonal antibodies can also be engineered, by increasing the therapeutic targets of one monoclonal antibody to two epitopes.

It is possible to produce monoclonal antibodies that specifically bind to virtually any suitable substance; they can then serve to detect or purify it. This capability has become an important tool in biochemistry, molecular biology, and medicine. Monoclonal antibodies are being used on a clinical level for both the diagnosis and therapy of several diseases.[3] The administration of monoclonal antibodies was authorized by several countries for the treatment of moderate COVID-19 symptoms.[4]Sablon:Toclimit

HistorySzerkesztés

A Nobel-díjas Paul Ehrlich már az 1900-as években felvetette az immunológiai "varázslövedék" (Zauberkugel) lehetőségét: egy olyan vegyületet, amely specifikusan kötődik a kórokozóhoz és a hozzákötött toxinnal el is pusztítja azt. Ennek megvalósításához azonban akkor még hiányzott a megfelelő technológiai háttér.

Az 1970-es évekre felfedezték, hogy az antitesteket termelő B-limfociták tumora (mielóma multiplex) során létrejönnek olyan, kontrollálatlanul növekvő sejtvonalak, amelyek egy bizonyos antitestet állítanak elő. Ezeket az abnormális antitesteket (többnyire a teljes fehérje csak egy részét, pl. a könnyű láncot tartalmazták) előszeretettel használták az ellenanyagok szerkezetének kutatásában, de ekkor még nem volt lehetséges egy konkrét antigén ellen termeltetni azonos antitesteket.[5]:324 1973-ban az amerikai Jerrold Schwaber először állított elő ún. hibridómákat: emberi limfocitákat egyesítettek egér mielómás tumorsejtekkel.[6] Két évvel később a német Georges Köhler és az argentin César Milstein olyan hibridómákat állított elő, amelyek egy adott antigén ellen termeltek ellenanyagot és immortalizáltak voltak (a végtelenségig képesek voltak osztódni).[7] Ők ketten (Niels Kaj Jernével megosztva) a munkájukért 1984-ben elnyerték az orvostudományi Nobel-díjat.[7]

1988-ban Gregory Winternek és csapatának sikerült "humanizálnia" (az emberéhez hasonlóvá tennie) a monklonális antitesteket,[8] megszüntetve így az immunrekaciót, amely egyes betegekben jelentkezett az antitestek beadása után. Az 1990-es években megkezdődtek a kísérletek a monoklonális antitestek terápiás alkalmazására. 2018-ban James P. Allison és Hondzso Taszuku orvosi Nobel-díjban részesült új tumerterápiás módszerükért, melyben monklonális antitestekkel akadályozták meg az immunvlasz gátlását.[9]

ElőállításaSzerkesztés

 
Researchers looking at slides of cultures of cells that make monoclonal antibodies. These are grown in a lab and the researchers are analyzing the products to select the most promising of them.
 
Monoclonal antibodies can be grown in unlimited quantities in bottles like the ones shown in this picture.
 
Technician hand-filling wells with a liquid for a research test. This test involves preparation of cultures in which hybrids are grown in large quantities to produce desired antibody. This is effected by fusing a myeloma cell and a mouse lymphocyte to form a hybrid cell (hybridoma).
 
Lab technician bathing prepared slides in a solution. This technician prepares slides of monoclonal antibodies for researchers. The cells shown are labeling human breast cancer.

Hybridoma developmentSzerkesztés

A monoklonális antitestek termelésében a legnagyobb feladat a megfelelő hibridómák előállítása, ezen belül azoknak a hibrid sejteknek az azonosítása, amelyek a szükséges ellenanyagot termeli.[7] Erre a célre általában nyúlsejteket használnak. A lép sejtjeit összekeverik a mielómasejtekkel, majd polietilén-glikol segítségével fuzináltatják az egymás melletti sejtek plazmamembránját.[10] A fúzió hatásfoka eléggé alacsony, ezért olyan szelektív tenyésztőközeget használnak, amelyben csak a hibrid sejtek képesek osztódni hosszabb távon. A folyamatban alkalmazott mielómasejtekben elrontották a hipoxantin-guanin foszforiboziltranszferáz (HGPRT) enzimet, amely a nukleinsavak újrahasznosításához szükséges. Az enzim hiánya önmagában nem okoz gondot, de ha a nukleinsavak újonnan való szintézisét is blkokkolják (pl. aminopterinnel), a sejt képtelen osztódni.

Mivel a szelektív tápközeg aminopterint tartalmaz, a nem fuzionáló mielómasejtek nem tudnak szaporodni, a nem fuzionáló lépsejtek pedig néhány osztódás után természetes módon elpusztulnak, így hosszabb távon csak a hibridómák maradnak életben, amelyek a mielóma felük miatt immortalizáltak (mint a tumorsejtek), plazmasejt felük után pedig tartalmaznak HGPRT enzimet.

A fenti sejtkeveréket annyira felhígítják, hogy a tápközeget szétosztva a további tenyésztést egy-egy sejtből tudják folytatni, klónozzák őket. Ezután valamilyen immunoassay teszttel (ELISA, antigén microarray, dot blot) megvizsgálják az egyes sejtklónok által termelt ellenanyagok kötőésdi képességét a kívánt antigénhez és a legbiztosabb, legstabilabb klón viszik tovább az ipari szintű termelésbe.

Megfelelő tápközegben a hibridómák a végtelenségig tenyészthetők. Esetenként egér hashártyaüregébe injektálják, ahol a sejtek tumorokat alkotnak, amely ellenanyagokban gazdag folyadékot választ ki (utóbbi módszert etikai okokból csak akkor használják, ha más alternatíva nem áll rendelkezésre).[11]

A hagyományos hibrima-nódszer mellett új technológiákkal is kísérleteznek;[12] ezekben többnyire az ellenanyag könnyű és nehéz láncát viszik be rekombináns módszerekkel baktériumokba vagy emlőssejtekbe, amelyeket hatékonyabban lehet tenyészteni és a nyúlon kívül másfajta sejteket is használhatnak.

A megtermelt ellenanyagot a sejttenyészet felülúszójából vagy a hashártyafolyadékból nyerik ki különböző tisztítási lépésekkel (szűrás, ioncserélő kromatográfia vagy affinitás-kromatográfia).

A monoklonális ellenanyagot molekuláris biológiai módszerekkel (klónozás, CRISPR/Cas9, fág- vagy élesztő-display)tovább lehet fejleszteni.[13] Az ellenanyag génjének kissé módosított változatait beviszik egy vírus vagy élesztőgomba genomjába, majd a megfelelő szűrőmódszerekkel kiválasztják azokat a verziókat, amelyek a legjobban kötnek, legstabilabbak, leghatékonyabbak a terápiában, stb.[14] The phage antibody libraries are a variant of phage antigen libraries.[15][16] A vírusok és az élesztőgombák alkalmasabbak is az ipari léptékű, fermentációs tartályokban történő termelésre, mint az érzékenyebb emlőssejtek.

Chimeric antibodiesSzerkesztés

A terápiában felhasznált monoklonális ellenanyagokat korábban állatokban (egérben) állították elő, és gyakran immunválaszt lépett fel az idegen eredetű antitestekkel szemben. A probléma megoldására kiméra-antitesteket hoztak létre ("humanizálták" az egér-ellenanyagot), melyben csak a immunoglobulin-molekula variábilis (antigénhez kötődő) része származott az egérből, a többi emberi eredetű volt.[17][18] Mivel kisebb mellékhatások így is eéőfordultak, újabban a terápiás monoklonális ellenanyagok teljesen humán eredetűek, vagyis olyan transzgénikus egerekben fejlesztik őket, amelyek immunoglobulin-génjeit emberire cserélték.[19]

 
Approaches have been developed to isolate human monoclonal antibodies[12]

FelhasználásaSzerkesztés

Diagnosztikus tesztekSzerkesztés

Once monoclonal antibodies for a given substance have been produced, they can be used to detect the presence of this substance. Proteins can be detected using the Western blot and immuno dot blot tests. In immunohistochemistry, monoclonal antibodies can be used to detect antigens in fixed tissue sections, and similarly, immunofluorescence can be used to detect a substance in either frozen tissue section or live cells.

Analytic and chemical usesSzerkesztés

Antibodies can also be used to purify their target compounds from mixtures, using the method of immunoprecipitation.

Therapeutic usesSzerkesztés

Therapeutic monoclonal antibodies act through multiple mechanisms, such as blocking of targeted molecule functions, inducing apoptosis in cells which express the target, or by modulating signalling pathways.[20][21]

Cancer treatmentSzerkesztés

One possible treatment for cancer involves monoclonal antibodies that bind only to cancer-cell-specific antigens and induce an immune response against the target cancer cell. Such mAbs can be modified for delivery of a toxin, radioisotope, cytokine or other active conjugate or to design bispecific antibodies that can bind with their Fab regions both to target antigen and to a conjugate or effector cell. Every intact antibody can bind to cell receptors or other proteins with its Fc region.

 
Monoclonal antibodies for cancer. ADEPT, antibody directed enzyme prodrug therapy; ADCC: antibody dependent cell-mediated cytotoxicity; CDC: complement-dependent cytotoxicity; MAb: monoclonal antibody; scFv, single-chain Fv fragment.[22]

MAbs approved by the FDA for cancer include:[23]

Sablon:Div col

Sablon:Div col end

Autoimmune diseasesSzerkesztés

Monoclonal antibodies used for autoimmune diseases include infliximab and adalimumab, which are effective in rheumatoid arthritis, Crohn's disease, ulcerative colitis and ankylosing spondylitis by their ability to bind to and inhibit TNF-α.[24] Basiliximab and daclizumab inhibit IL-2 on activated T cells and thereby help prevent acute rejection of kidney transplants.[24] Omalizumab inhibits human immunoglobulin E (IgE) and is useful in treating moderate-to-severe allergic asthma.

Examples of therapeutic monoclonal antibodiesSzerkesztés

Sablon:Mainlist

Monoclonal antibodies for research applications can be found directly from antibody suppliers, or through use of a specialist search engine like CiteAb. Below are examples of clinically important monoclonal antibodies.

Main category Type Application Mechanism/Target Mode
Anti-
inflammatory
infliximab[24] inhibits TNF-α chimeric
adalimumab inhibits TNF-α human
ustekinumab blocks interleukin IL-12 and IL-23 human
basiliximab[24] inhibits IL-2 on activated T cells chimeric
daclizumab[24] inhibits IL-2 on activated T cells humanized
omalizumab
  • moderate-to-severe allergic asthma
inhibits human immunoglobulin E (IgE) humanized
Anti-cancer gemtuzumab[24] targets myeloid cell surface antigen CD33 on leukemia cells humanized
alemtuzumab[24] targets an antigen CD52 on T- and B-lymphocytes humanized
rituximab[24] targets phosphoprotein CD20 on B lymphocytes chimeric
trastuzumab
  • breast cancer with HER2/neu overexpression
targets the HER2/neu (erbB2) receptor humanized
nimotuzumab EGFR inhibitor humanized
cetuximab EGFR inhibitor chimeric
bevacizumab & ranibizumab inhibits VEGF humanized
Anti-cancer and anti-viral bavituximab[25] immunotherapy, targets phosphatidylserine[25] chimeric
Anti-viral

casirivimab/imdevimab[26]

immunotherapy, targets spike protein of SARS-CoV-2 chimeric
bamlanivimab/etesevimab[27] immunotherapy, targets spike protein of SARS-CoV-2 chimeric
Sotrovimab[28] immunotherapy, targets spike protein of SARS-CoV-2 chimeric
Other palivizumab[24]
  • RSV infections in children
inhibits an RSV fusion (F) protein humanized
abciximab[24] inhibits the receptor GpIIb/IIIa on platelets chimeric

COVID-19Szerkesztés

In 2021, the monoclonal antibody therapies bamlanivimab/etesevimab and casirivimab/imdevimab have been found to reduce the number of hospitalizations, emergency room visits, and deaths.[27][26] Both combination drugs were granted emergency use authorization by the US Food and Drug Administration (FDA).[27][26]

In September 2021, the Biden administration purchased Sablon:US$ {{||}}billion worth of Regeneron monoclonal antibodies at $2,100 a dose to help curb the shortage.[29]

As of December 2021, in vitro neutralization tests indicate monoclonal antibody therapies (with the exception of sotrovimab and tixagevimab/cilgavimab) are likely not active against the Omicron variant.[30]

Side effectsSzerkesztés

Several monoclonal antibodies, such as bevacizumab and cetuximab, can cause different kinds of side effects.[31] These side effects can be categorized into common and serious side effects.[32]

Some common side effects include:

Sablon:Div col

  • Dizziness
  • Headaches
  • Allergies
  • Diarrhea
  • Cough
  • Fever
  • Itching
  • Back pain
  • General weakness
  • Loss of appetite
  • Insomnia
  • Constipation[33]

Sablon:Div col end

Among the possible serious side effects are:[33]

Sablon:Div col

Sablon:Div col end

See alsoSzerkesztés

ReferencesSzerkesztés

  1. Cytochrome P450 Mediated Drug and Carcinogen Metabolism using Monoclonal Antibodies. home.ccr.cancer.gov . (Hozzáférés: 2018. április 2.)
  2. (1999. november 1.) „Inhibitory monoclonal antibodies to human cytochrome P450 enzymes: a new avenue for drug discovery”. Trends in Pharmacological Sciences 20 (11), 432–38. o. DOI:10.1016/S0165-6147(99)01382-6. PMID 10542439.  
  3. Waldmann, Thomas A. (1991. június 21.). „Monoclonal Antibodies in Diagnosis and Therapy” (angol nyelven). Science 252 (5013), 1657–1662. o. DOI:10.1126/science.2047874. PMID 2047874.  
  4. (2021. december 23.) „Time to knock monoclonal antibodies off the platform for patients hospitalised with COVID-19” (english nyelven). The Lancet Infectious Diseases. DOI:10.1016/S1473-3099(21)00762-3. ISSN 1473-3099. PMID 34953521.  
  5. (1994. július 1.) „Monoclonal antibodies: a witness seminar in contemporary medical history”. Medical History 38 (3), 322–27. o. DOI:10.1017/s0025727300036632. PMID 7934322.  
  6. (1973. augusztus 1.) „Human x mouse somatic cell hybrid clone secreting immunoglobulins of both parental types”. Nature 244 (5416), 444–47. o. DOI:10.1038/244444a0. PMID 4200460.  
  7. a b c The Story of César Milstein and Monoclonal Antibodies. WhatisBiotechnology.org . (Hozzáférés: 2020. szeptember 23.)
  8. (1988. március 1.) „Reshaping human antibodies for therapy”. Nature 332 (6162), 323–27. o. DOI:10.1038/332323a0. PMID 3127726.  
  9. (2018. november 1.) „A Nobel Prize-worthy pursuit: cancer immunology and harnessing immunity to tumour neoantigens”. Immunology 155 (3), 283–84. o. DOI:10.1111/imm.13008. PMID 30320408.  
  10. Yang J1, Shen MH. "Polyethylene glycol-mediated cell fusion". Methods Mol Biol. 2006; 325:59–66.
  11. National Research Council (US) Committee on Methods of Producing Monoclonal Antibodies. Recommendation 1: Executive Summary: Monoclonal Antibody Production. Washington (DC): National Academies Press (US); 1999. ISBN 978-0-309-07511-4
  12. a b (2018. június 1.) „Inaugural Editorial: Searching for Magic Bullets”. Antibody Therapeutics 1 (1), 1–5. o. DOI:10.1093/abt/tby001. PMID 30101214.  
  13. (2019. augusztus 1.) „Functional diversification of hybridoma-produced antibodies by CRISPR/HDR genomic engineering”. Science Advances 5 (8), eaaw1822. o. DOI:10.1126/sciadv.aaw1822. PMID 31489367.  
  14. (2002. január 1.) „Recombinant monoclonal antibody technology”. Transfusion Clinique et Biologique 9 (1), 15–22. o. DOI:10.1016/S1246-7820(01)00210-5. PMID 11889896.  
  15. Dr. George Pieczenik. LMB Alumni. MRC Laboratory of Molecular Biology (LMB), 2009. szeptember 17. [2012. december 23-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2012. november 17.)
  16. (2000) „Phage display: a molecular tool for the generation of antibodies – a review”. Placenta 21 Suppl A (Suppl A), S106–12. o. DOI:10.1053/plac.1999.0511. PMID 10831134.  
  17. (1984. június 28.) „Production of functional chimaeric mouse/human antibody”. Nature 312 (5995), 643–46. o. DOI:10.1038/312643a0. PMID 6095115.  
  18. (2001. április 1.) „Therapeutic antibody expression technology”. Current Opinion in Biotechnology 12 (2), 188–94. o. DOI:10.1016/S0958-1669(00)00198-1. PMID 11287236.  
  19. (1995) „Human antibodies from transgenic mice”. International Reviews of Immunology 13 (1), 65–93. o. DOI:10.3109/08830189509061738. PMID 7494109.  
  20. (2000. február 1.) „Therapeutic monoclonal antibodies”. Lancet 355 (9205), 735–40. o. DOI:10.1016/S0140-6736(00)01034-5. PMID 10703815.  
  21. Australian Prescriber (2006). „Monoclonal antibody therapy for non-malignant disease”. Australian Prescriber 29 (5), 130–33. o. DOI:10.18773/austprescr.2006.079.  
  22. Modified from (2001. november 1.) „Improving the efficacy of antibody-based cancer therapies”. Nature Reviews. Cancer 1 (2), 118–29. o. DOI:10.1038/35101072. PMID 11905803.  
  23. Takimoto CH, Calvo E. (1 January 2005) "Principles of Oncologic Pharmacotherapy" in Pazdur R, Wagman LD, Camphausen KA, Hoskins WJ (Eds) Cancer Management
  24. a b c d e f g h i j Pharmacology. Edinburgh: Churchill Livingstone, 241, for the examples infliximab, basiliximab, abciximab, daclizumab, palivusamab, gemtuzumab, alemtuzumab and rituximab, and mechanism and mode. o. (2003). ISBN 978-0-443-07145-4 
  25. a b Staff, Adis Insight. Bavituximab profile Last updated 27 January 2016
  26. a b c (21 November 2020). "Coronavirus (COVID-19) Update: FDA Authorizes Monoclonal Antibodies for Treatment of COVID-19". Sajtóközlemény.   Ez a cikk ebből a forrásból származó szöveget tartalmaz, amely közkincs.
  27. a b c (9 February 2021). "FDA Authorizes Monoclonal Antibodies for Treatment of COVID-19". Sajtóközlemény.   Ez a cikk ebből a forrásból származó szöveget tartalmaz, amely közkincs.
  28. Emergency Use Authorization letter (PDF). U.S. Food and Drug Administration (FDA) , 2021. december 16. (Hozzáférés: 2022. január 6.)   Ez a cikk ebből a forrásból származó szöveget tartalmaz, amely közkincs.
  29. Bernstein, Lenny. „Biden administration moves to stave off shortages of monoclonal antibodies”, 2021. szeptember 14. (Hozzáférés ideje: 2021. december 21.) 
  30. (2021. december 1.) „Omicron overpowers key COVID antibody treatments in early tests”. Nature. DOI:10.1038/d41586-021-03829-0. PMID 34937889.  
  31. Monoclonal antibodies to treat cancer | American Cancer Society. www.cancer.org . (Hozzáférés: 2018. április 19.)
  32. Monoclonal antibody drugs for cancer: How they work”, Mayo Clinic (Hozzáférés ideje: 2018. április 19.) 
  33. a b Monoclonal Antibodies: List, Types, Side Effects & FDA Uses (Cancer)”, MedicineNet (Hozzáférés ideje: 2018. április 19.) 

Further readingSzerkesztés

External linksSzerkesztés

Sablon:Library resources box Sablon:Immune system Sablon:Navboxes Sablon:Engineered antibodies Sablon:Portal bar