Гуманизированные антитела представляют собой антитела от видов, не относящихся к человеку, белковые последовательности которых были модифицированы для увеличения их сходства с вариантами антител, вырабатываемых естественным образом у людей. [1] [2] Процесс «гуманизации» обычно применяется к моноклональным антителам, разработанным для введения людям (например, антителам, разработанным как противораковые препараты). Гуманизация может быть необходима, когда процесс разработки специфического антитела включает образование в нечеловеческой иммунной системе (например, у мышей). Белковые последовательности антител, полученных таким образом, частично отличаются от гомологичныхантитела, встречающиеся в природе у людей, и поэтому потенциально иммуногенны при введении пациентам-людям (см. также Человеческие антимышиные антитела ). Разработаны и другие типы антител . В Международные непатентованные наименования гуманизированных антител заканчиваются в -zumab , как и в омализумаба (см Номенклатура моноклональных антител ).
Гуманизированные антитела отличаются от химерных антител . Последние также имеют свои белковые последовательности, более похожие на человеческие антитела, но несут больший участок нечеловеческого белка.
Использование рекомбинантной ДНК в процессе гуманизации
Процессы гуманизации используют тот факт, что производство моноклональных антител может быть достигнуто с использованием рекомбинантной ДНК для создания конструкций [3], способных экспрессироваться в культуре клеток млекопитающих . То есть генные сегменты, способные продуцировать антитела, выделяют и клонируют в клетки, которые можно выращивать в биореакторе , так что белки антител, продуцируемые ДНК клонированных генов, можно собирать в массовом порядке . Этап с участием рекомбинантной ДНК обеспечивает точку вмешательства, которую можно легко использовать для изменения белковой последовательности экспрессируемого антитела. Таким образом, изменения в структуре антител, которые достигаются в процессе гуманизации, осуществляются с помощью методов на уровне ДНК. Не все методы получения антител, предназначенные для терапии человека, требуют стадии гуманизации (например, фагового дисплея ), но по существу все зависят от методов, которые аналогичным образом позволяют «вставку» или «замену» частей молекулы антитела.
Отличие от «химерного антитела»
Гуманизацию обычно рассматривают в отличие от создания химеры антитела мыши к человеку . Таким образом, хотя создание химеры антител обычно предпринимается для получения антитела, более похожего на человека (путем замены константной области мышиного антитела антителом человека), простые химеры этого типа обычно не называют гуманизированными. Скорее, белковая последовательность гуманизированного антитела по существу идентична таковой из человеческого варианта, несмотря на нечеловеческое происхождение некоторых из его сегментов области, определяющей комплементарность (CDR), ответственных за способность антитела связываться с его антигеном-мишенью. .
Названия химерных антител содержат -xi- основы. Примеры химерных антител , одобренных для лечения человека , включают абциксимаб (ReoPro), базиликсимаб (Симулект), цетуксимаб (Эрбитукс), инфликсимаб (Remicade) и ритуксимаб (Мабтера). Есть также несколько примеров химер, которые в настоящее время проходят клинические испытания (например, бавитуксимаб , дополнительные примеры см. В сортируемом списке ).
Гуманизация через химерное промежуточное соединение
Однако процесс гуманизации может включать создание химеры мышь-человек на начальном этапе (вариабельная область мыши сращена с константной областью человека). После этого химера может быть дополнительно гуманизирована путем селективного изменения последовательности аминокислот в вариабельной области молекулы. Процесс должен быть «селективным», чтобы сохранить специфичность, для которой изначально было разработано антитело. То есть, поскольку участки CDR вариабельной области важны для способности антитела связываться с намеченной мишенью, аминокислоты в этих участках не могут быть изменены без риска подрыва цели разработки. Помимо сегментов CDR, части вариабельных областей, которые отличаются от таковых у людей, могут быть скорректированы путем замены соответствующих индивидуальных аминокислот. Это достигается на уровне ДНК с помощью мутагенеза .
В названии гуманизированных химер используется основа для обоих обозначений ( -xi- + -zu- ). Отеликсизумаб является примером гуманизированной химеры, которая в настоящее время проходит клинические испытания для лечения ревматоидного артрита и сахарного диабета . [4]
Гуманизация путем встраивания соответствующих CDR в «каркас» человеческого антитела
Можно получить гуманизированное антитело без создания химерного промежуточного соединения. «Прямое» создание гуманизированного антитела может быть выполнено путем вставки соответствующих кодирующих сегментов CDR (так называемого «донора», ответственного за желаемые свойства связывания) в «каркас» человеческого антитела (так называемый «акцептор»). Как обсуждалось выше, это достигается с помощью методов рекомбинантной ДНК с использованием соответствующего вектора [3] и экспрессии в клетках млекопитающих. То есть после того, как антитело разработано для получения желаемых свойств у мыши (или другого не относящегося к человеку человека), ДНК, кодирующая это антитело, может быть выделена, клонирована в вектор и секвенирована . Затем можно определить последовательность ДНК, соответствующую CDR антитела. Как только точная последовательность желаемых CDR известна, можно разработать стратегию для вставки этих последовательностей соответствующим образом в конструкцию, содержащую ДНК для варианта человеческого антитела. [5] [6] Стратегия также может использовать синтез линейных фрагментов ДНК на основе считывания последовательностей CDR.
Алемтузумаб является ранним примером антитела, гуманизация которого не включает химерный промежуточный продукт. В этом случае был разработан моноклональный препарат, названный «Campath-1», для связывания CD52 с использованием мышиной системы. Затем гипервариабельные петли Campath-1 (которые содержат его CDR и тем самым придают его способность связывать CD52) экстрагируют и вставляют в каркас человеческого антитела. [1] Алемтузумаб одобрен для лечения В-клеточного хронического лимфоцитарного лейкоза [7] и в настоящее время проходит клинические испытания для лечения множества других состояний, включая рассеянный склероз . [8]
Антитела для терапии человека, полученные без использования мышей
Существуют технологии, которые полностью исключают использование мышей или других млекопитающих, кроме человека, в процессе обнаружения антител для терапии человека. Примеры таких систем включают различные методы «отображения» (прежде всего фаговый дисплей ), а также методы, которые используют повышенные уровни B-клеток, которые возникают во время иммунного ответа человека.
Методы отображения
В них используются селективные принципы продукции специфических антител, но используются микроорганизмы (как в фаговом дисплее ) или даже бесклеточные экстракты (как в рибосомном дисплее ). Эти системы основаны на создании «библиотек» генов антител, которые могут быть полностью получены из человеческой РНК, выделенной из периферической крови . Непосредственными продуктами этих систем являются фрагменты антител, обычно Fab или scFv .
Это означает, что, хотя фрагменты антител, созданные с использованием методов отображения, имеют полностью человеческую последовательность, они не являются полными антителами. Следовательно, процессы, по существу идентичные гуманизации, используются для включения и выражения производных аффинностей в полном антителе.
Адалимумаб ( Хумира ) - это пример антитела, одобренного для терапии человека, созданного с помощью фагового дисплея. [9] [10]
Антитела от пациентов-людей или реципиентов вакцины
Для открытия моноклональных антител можно использовать иммунную реакцию человека. Проще говоря, иммунный ответ человека работает так же, как и у мыши или другого млекопитающего, кроме человека. Следовательно, люди, испытывающие проблемы с иммунной системой, такие как инфекционное заболевание, рак или вакцинация, являются потенциальным источником моноклональных антител, направленных на эту проблему. Этот подход кажется особенно подходящим для разработки противовирусных методов лечения, основанных на принципах пассивного иммунитета . Варианты этого подхода были продемонстрированы в принципе [11], и некоторые из них находят свое применение в коммерческой разработке. [12]
Смотрите также
- Список терапевтических моноклональных антител
Рекомендации
- ^ a b Рихманн Л., Кларк М., Вальдманн Х., Винтер Г. (1988). «Преобразование человеческих антител для терапии». Природа . 332 (6162): 323–7. DOI : 10.1038 / 332323a0 . PMID 3127726 .
- ^ Королева С., Шнайдер В.П., Селик Х.Э., Пейн П.В., Ландольфи Н.Ф., Дункан Дж.Ф., Авдалович Н.М., Левитт М., Юнгханс Р.П., Вальдманн Т.А. (декабрь 1989 г.). «Гуманизированное антитело, которое связывается с рецептором интерлейкина 2» . Proc Natl Acad Sci USA . 86 (24): 10029–33. DOI : 10.1073 / pnas.86.24.10029 . PMC 298637 . PMID 2513570 . (Это ранний пример использования термина «гуманизированное антитело».)
- ^ а б Нордерхауг Л., Олафсен Т., Михаэльсен Т.Э., Сандли I. (май 1997 г.). «Универсальные векторы для временной и стабильной экспрессии молекул рекомбинантных антител в клетках млекопитающих». J Immunol Methods . 204 (1): 77–87. DOI : 10.1016 / S0022-1759 (97) 00034-3 . PMID 9202712 .
- ^ Список страниц клинических испытаний отеликсизумаба
- ^ Кашмири С.В., Де Паскалис Р., Гонсалес Н.Р., Шлом Дж. (Май 2005 г.). «Прививка SDR - новый подход к гуманизации антител». Методы . 36 (1): 25–34. DOI : 10.1016 / j.ymeth.2005.01.003 . PMID 15848072 .
- ^ Хоу С., Ли Б., Ван Л., Цянь В., Чжан Д., Хун Х, Ван Х, Го Ю. (июль 2008 г.). «Гуманизация моноклонального антитела против CD34 путем пересадки определяющей комплементарность области на основе компьютерного молекулярного моделирования». J Biochem . 144 (1): 115–20. DOI : 10.1093 / Jb / mvn052 . PMID 18424812 .
- ^ Запись в DrugBank для алемтузумаба
- ^ Страницы клинических испытаний алемтузумаба
- ^ Кемпени Дж. (Ноябрь 1999 г.). «Предварительные результаты ранних клинических испытаний полностью человеческого моноклонального антитела против TNFalpha D2E7» . Ann Rheum Dis . 58 (Дополнение 1): I70–2. DOI : 10.1136 / ard.58.2008.i70 . PMC 1766582 . PMID 10577977 .
- ^ Рау Р. (ноябрь 2002 г.). «Адалимумаб (полностью человеческое моноклональное антитело против фактора некроза опухолей альфа) в лечении активного ревматоидного артрита: первые результаты пяти испытаний» . Ann Rheum Dis . 61 (Дополнение 2): 70–3. DOI : 10.1136 / ard.61.suppl_2.ii70 . PMC 1766697 . PMID 12379628 .
- ^ Стейси Дж.Э., Каусмалли Л., Симонсен Б., Нордгард С.Х., Алсе Л., Михаэльсен Т.Э., Брекке Огайо (декабрь 2003 г.). «Прямое выделение рекомбинантных человеческих антител против Neisseria meningitidis группы B из экспрессионных библиотек scFv». J Immunol Methods . 283 (1-2): 247-59. DOI : 10.1016 / j.jim.2003.09.015 . PMID 14659916 .
- ^ http://www.theraclone-sciences.com/pdf/Theraclone_ISTAR.pdf Архивировано 3 марта 2016 г. на Wayback Machine. Пример метода с использованием пациентов-людей в качестве источника моноклональных антител.