Bierna terapia przeciwciałami
Bierna terapia przeciwciałami , zwana także terapią surowicą , jest podtypem biernej immunoterapii , która podaje przeciwciała (tak samo jak immunoglobina) celować i zabijać patogeny lub komórki rakowe. Ma na celu czerpanie wsparcia z obcych przeciwciał, które są przekazywane od osoby, ekstrahowane ze zwierząt lub wytwarzane w laboratorium w celu wywołania odpowiedzi immunologicznej zamiast polegania na wrodzonym układzie odpornościowym w walce z chorobą. Ma długą, sięgającą XVIII wieku historię leczenia chorób zakaźnych, a obecnie jest powszechnym lekiem na raka. Mechanizm działania obejmuje: reakcję antagonistyczną i agonistyczną, cytotoksyczność zależną od dopełniacza (CDC) i cytotoksyczność komórkową zależną od przeciwciał (ADCC).
Historia
.png)
Terapia biernymi przeciwciałami została po raz pierwszy zaproponowana przez Emila von Behringa i Shibasaburo Kitasato w 1890 roku w celu leczenia błonicy po obserwacji immunizacji królików po wstrzyknięciu surowicy królików immunizowanych przeciw tężcowi . Później, w 1891 roku, Paul Ehrlich dołączył do badań Behringa i Kitasato, aby poprawić odporność na śmiercionośne toksyny. To stworzyło podstawy immunoterapii przeciwciałami. Zgodnie z ideologią używania surowicy przeciwciał do leczenia chorób zakaźnych, trzej naukowcy ustandaryzowali produkcję surowicy u krów mlecznych i sprzedawali szczepionki z surowicą dla tężec i błonica .
Rozpowszechnienie terapii surowicą gwałtownie wzrosło na początku XIX wieku. Kiedy pandemia grypy H1N1 (grypa hiszpanka) nawiedziła Stany Zjednoczone i Europę, pacjentom w większości wstrzykuje się surowicę zawierającą przeciwciała od wyleczonych pacjentów. Dzięki udowodnionym efektom terapeutycznym, zastosowania rozszerzyły się na inne infekcje wirusowe i bakteryjne, takie jak pneumokoki , meningokoki i wścieklizna , pomimo nieznanego mechanizmu. Jednak ciężkie reakcje anafilaktyczne i nadwrażliwość były powszechne, ergo terapia surowicą została wycofana z rynku w latach czterdziestych. Przyczyniło się do tego zmartwychwstanie immunoterapii przeciwciałami Cesar Milstein i Georges JF Kohler , którzy w 1975 roku zademonstrowali masową produkcję czystych przeciwciał monoklonalnych z ograniczonymi skutkami ubocznymi. Od tego czasu bierna terapia przeciwciałami stała się dominująca jako terapia przeciwnowotworowa i terapia wirusowa.
Klasyfikacja terapii odporności biernej
| Przeciwciała monoklonalne (mAb) | Przeciwciała poliklonalne (pAb) | |
|---|---|---|
| Charakterystyka | Pojedynczy typ przeciwciał, które rozpoznają jeden epitop antygenu | Zawierają mieszaninę przeciwciał, które mogą rozpoznawać wiele epitopów na jednym typie antygenu |
| Proces produkcji | Stwórz hybrydomę: wyizoluj limfocyty B ze śledziony zwierzęcej i połącz z linią komórkową szpiczaka | Bezpośrednio pobierz surowicę od immunizowanych zwierząt i oczyść roztwór, aby usunąć inne białka surowicy |
| Zalety | - wysoka jednorodność (mała zmienność między seriami) - wysoka specyficzność i niska reaktywność krzyżowa - wysoka czułość |
- tani w produkcji - wysokie ogólne powinowactwo - szybciej wiążą się z docelowym antygenem |
| Niedogodności | - drogie w produkcji - długi czas produkcji - ogólne powinowactwo jest niższe niż przeciwciał poliklonalnych |
- duża zmienność między partiami - niska specyficzność i wysoka reaktywność krzyżowa |
Przeciwciała monoklonalne (mAb)
Przeciwciała monoklonalne są wytwarzane ex vivo z pojedynczego limfocytu B. Surowicę od immunizowanych zwierząt lub ludzi najpierw ekstrahuje się i oczyszcza w celu zebrania limfocytów B ze śledziony, które następnie poddaje się fuzji ze szpiczakiem plazmocytowym . Po wyhodowaniu połączonych linii komórkowych szpiczaka kolonie są selekcjonowane z antygenami: pozytywne kolonie z odpowiednimi przeciwciałami mogą wiązać się z epitopem antygenu i zabija patogeny, podczas gdy kolonie bez ukierunkowanych przeciwciał są eliminowane. Po wstrzyknięciu te homogenne przeciwciała wytwarzane z pojedynczej komórki B mogą być ukierunkowane na specyficzny epitop na antygenie. Główną zaletą stosowania przeciwciał monoklonalnych jest ich specyficzne działanie w stosunku do celu, ponieważ zawiera ono tylko jedno miejsce wiążące przeciwciało per se, minimalizuje reaktywność krzyżową (aktywność, którą przeciwciała nieumyślnie wiążą się z antygenami niedocelowymi). Jednak przeciwciała monoklonalne oznaczają również, że ogólne powinowactwo jest niższe ze względu na ograniczoną zdolność rozpoznawania różnych epitopów na antygenach, co może prowadzić do niepełnej eliminacji patogenów i komórek nowotworowych. Czas produkcji i koszt są również wysokie, co ogranicza jego uogólnienie i rozpowszechnienie użycia.
Przeciwciała poliklonalne (pAb)
Proces wytwarzania przeciwciał poliklonalnych jest podobny do procesu wytwarzania przeciwciał monoklonalnych, który rozpoczyna się od wszczepienia koniugatu antygenu odpowiednim zwierzętom, z tym wyjątkiem, że zamiast pojedynczego limfocytu B zbiera się i hoduje wiele limfocytów B. Wytwarzanie przeciwciał poliklonalnych omija procedurę wytwarzania ex vivo linii komórkowej hybrydomy i wymaga minimalnego oczyszczania. Koszt i czas produkcji są zatem zmniejszone. Ze względu na heterogenne pochodzenie, przeciwciała wykazują ekspresję różnych podtypów immunoglobulin przeciwko antygenowi, który ma ogólnie wyższe powinowactwo i może lepiej wykrywać antygeny o małej ilości poprzez celowanie w różne epitopy na antygenie. Jednak powoduje to również zwiększoną szansę na niespecyficzną reaktywność, ponieważ przeciwciała mogą wiązać się z substancjami, które nie powodują chorób. Ponadto, ponieważ partia surowicy może zawierać różne przeciwciała w różnych stężeniach, potwierdzenie składników każdej partii jest pracochłonne.
Mechanizm akcji
Ponieważ niektórym pacjentom nie udaje się skutecznie wytwarzać przeciwciał, przez co ich odpowiedzi immunologiczne są słabsze, pasywna terapia przeciwciałami może wzmocnić ich układ odpornościowy poprzez wprowadzenie przeciwciał od dawców. Przeciwciała to glikoproteiny, które są naturalnie wytwarzane przez układ odpornościowy. Każde przeciwciało zawiera cztery polipeptydy w kształcie litery Y i ma unikalne miejsca rozpoznawania celów, takie jak antygen powierzchniowy komórki oraz białek transbłonowych na komórkach nowotworowych i organizmach zakaźnych (wirusach i bakteriach). Po związaniu się z antygenem przeciwciała wyzwalają różne kaskady w celu zneutralizowania toksyn i zabicia komórek. Istnieją trzy sposoby działania: reakcja antagonistyczna i agonistyczna, cytotoksyczność zależna od dopełniacza (CDC) i cytotoksyczność komórkowa zależna od przeciwciał (ADCC).
Reakcja antagonistyczna (neutralizacja) i reakcja agonistyczna
Antagonizm przez przeciwciała eliminuje antygeny przez wiązanie się z odpowiednimi receptorami Fc lub patogenami w celu przerwania wiązania toksyn z receptorami. W nowotworach komórki nowotworowe wymykają się czujności immunologicznej, wiążąc się z białkami punktu kontrolnego na komórkach odpornościowych w celu zahamowania sygnalizacji immunologicznej i obniżenia ekspresji głównej klasy I zgodności tkankowej (MHC I) . Antagonistyczne przeciwciała, zwane także inhibitorami immunologicznych punktów kontrolnych, blokują wiązanie między komórkami nowotworowymi a immunologicznymi punktami kontrolnymi, aby antagonizować działanie komórek rakowych i przywrócić nadzór immunologiczny. Dlatego komórki odpornościowe mogą rozpoznawać antygeny powierzchniowe na komórkach nowotworowych, aby wywołać odpowiedź immunologiczną. Przykładami leków wykorzystujących taki mechanizm są pembrolizumab i telimomab .
Oprócz kierowania szlakami hamowania, przeciwciała agonistyczne mogą kierować receptory immunostymulujące w celu wywołania odpowiedzi immunologicznej. Po związaniu się klastra białek różnicujących (białka CD) i przeciwciał agonistycznych, komórki prezentujące antygen, takie jak komórki dendrytyczne, limfocyty B i monocyty, są stymulowane do wydzielania cytokin prozapalnych w celu usunięcia patogenów i komórek złośliwych. Na przykład ligacja przeciwciał monoklonalnych CD40 i CD40 na komórkach nowotworowych zezwala komórkom prezentującym antygen (głównie komórkom dendrytycznym) na zwiększenie prezentacji antygenów związanych z nowotworem (TAA) lokalnym cytotoksycznym limfocytom T w celu zabicia komórek nowotworowych.
Szlak cytotoksyczności zależnej od dopełniacza (CDC).
Przeciwciała mogą również wyzwalać szlak klasyczny – jeden z trzech szlaków kaskady dopełniacza. Pokrótce, białko C1 przyczepia się do powierzchni patogenu i kompleksu przeciwciało-antygen, którego kulminacją jest wytworzenie konwertazy C3, po którym następuje rozszczepienie białka C3 na białko C3a i C3b. Białko C3a służy jako mediator stanu zapalnego do rekrutacji fagocytów. Z drugiej strony białko C3 może opsonizować patogeny i wiązać się z konwertazą C3, aby katalizować tworzenie konwertazy C5 w celu wytworzenia C5a i C5b do składania końcowych składników dopełniacza. Tworzenie białek dopełniacza (C3a, C3b, C5a, C5b itd.) ostatecznie skupia się w kompleks atakujący błonę do lizy błony patogenów.
Oprócz wytwarzania białek dopełniacza, kompleks C1 indukuje również aktywację limfocytów B , monocytów , makrofagów i neutrofili w celu wywołania odpowiedzi immunologicznej, na przykład rozszerzenia naczyń i zwiększonej przepuszczalności naczyń w miejscu zakażenia.
Ścieżka cytotoksyczności komórkowej zależnej od przeciwciał (ADCC).
Kilka leków zawierających przeciwciała monoklonalne, takich jak rytuksymab, manipuluje szlakiem ADCC w celu wyeliminowania komórek nowotworowych. Po pierwsze, region Fab przeciwciał (końcówka przeciwciała w kształcie litery Y) najpierw wiąże się z epitopem patogenów lub immunoreceptorami komórek nowotworowych; podczas gdy region Fc (rdzeń przeciwciała) wiąże się z komórkami NK w celu fosforylacji immunoreceptora. Kilka znaczących immunoreceptorów do leczenia raka obejmuje receptor naskórkowego czynnika wzrostu (EFGR) , receptor insulinopodobnego czynnika wzrostu (IGFR) i cMET ponieważ często ulegają nadekspresji w komórkach złośliwych. Fosforylacja immunoreceptorów wyzwala uwalnianie cytotoksycznych granulek z komórek NK, które sekwencyjnie zakłócają sygnalizację komórka-komórka poprzez indukcję kaskady apoptozy (Bax, Bad, itp.), prowadząc do śmierci komórki i zwiększając podatność komórek nowotworowych na chemioterapię lub radioterapia.
Aplikacja na raka
.jpg)
Po opracowaniu przeciwciała monoklonalnego (mAb) bierne podawanie przeciwciał stało się szeroko zatwierdzoną metodą leczenia raka. Ponieważ te przeciwciała pochodzą od myszy, zostały stworzone z problemami immunogenetycznymi i słabymi zdolnościami do indukowania odpowiedzi immunologicznej w organizmie ludzkim, co ogranicza ich zastosowanie kliniczne. Późniejszy rozwój inżynierii przeciwciał umożliwił produkcję przeciwciał chimerycznych (przeciwciała z ludzkim regionem Fc i mysim regionem Fab ), przeciwciał humanizowanych (przeciwciała z zastąpionym mysim regionem regiony determinujące komplementarność i ludzki szkielet) oraz pełne ludzkie przeciwciała (przeciwciała wytwarzane przez myszy transgeniczne), które w zadowalający sposób rozwiązały wiele z tych problemów i były odpowiednie do klinicznego leczenia raka.
Cetuksymab
Cetuksymab (nazwa handlowa: Erbitux) jest rekombinowanym chimerycznym przeciwciałem monoklonalnym przeznaczonym do leczenia przerzutowego raka jelita grubego oraz raka głowy i szyi . W wielu nowotworach receptor naskórkowego czynnika wzrostu (EGFR) jest często niewłaściwie aktywowany i nadeksprymowany w komórkach nowotworowych, co prowadzi do niekontrolowanego wzrostu komórek. Cetuksymab blokuje wiązanie ligandu z EGFR i hamuje wewnątrzkomórkowe zdarzenia w dół, krytyczne dla przeżycia guza, indukując w ten sposób regresję guza poprzez zmniejszenie proliferacji komórek i zwiększenie apoptozy . Jest zarządzany przez we wstrzyknięciu dożylnym i jest często przepisywany w połączeniu z radioterapią lub innymi schematami chemioterapii, takimi jak irynotekan . Ponieważ EGFR odgrywa zasadniczą rolę w utrzymaniu integralności skóry, jednym z poważnych skutków ubocznych terapii cetuksymabem są problemy skórne, takie jak wysypka przypominająca trądzik , wysuszanie i pękanie skóry spowodowane hamowaniem EGFR. Inne poważne działania niepożądane to ciężkie reakcje alergiczne i zawały serca.
Rytuksymab
W 1997 roku FDA zatwierdziła rytuksymab (nazwy handlowe: Rituxan, MabThera) jako pierwsze przeciwciało monoklonalne do klinicznego leczenia raka. Lek ten działa bezpośrednio na CD20, który znajduje się na powierzchni zarówno prawidłowych, jak i złośliwych komórek B i jest wskazany w leczeniu nowotworów krwi, takich jak chłoniak nieziarniczy (rodzaj chłoniaka z komórek B) i przewlekła białaczka limfocytowa (nowotwór złośliwy z komórek B), i inne stany, takie jak reumatoidalne zapalenie stawów i zapalenie naczyń. Mechanizm działania obejmuje lizę komórek B przez cytotoksyczność komórkową zależną od przeciwciał (ADCC) oraz cytotoksyczność zależna od dopełniacza (CDC). Częste działania niepożądane obejmują swędzenie, ból głowy , nudności , biegunkę i niskie ciśnienie krwi.
brentuksymab vedotin
Brentuksymab vedotin (nazwa handlowa: Adcetris) jest koniugatem przeciwciała skierowanego przeciwko antygenowi CD30 (ADC), tj. przeciwciałem monoklonalnym chemicznie związanym z lekiem, zbudowanym z chimerycznego przeciwciała anit-CD30 IgG1 (cAC10), monometyloaurystatyny E (MMAE, silny lek cytotoksyczny) i łącznik, który kowalencyjnie przyłącza MMAE do cAC10. Po związaniu brentuksymabu vedotin z komórkami nowotworowymi następuje uwolnienie leku cytotoksycznego MMAE, który niszczy sieć mikrotubul w komórce i indukuje apoptozę komórki . Brentuximab vedotin stał się pierwszym koniugatem przeciwciało-lek zatwierdzonym przez FDA do leczenia Chłoniak Hodgkina i chłoniak anaplastyczny z dużych komórek w 2011 roku.
Zastosowanie w chorobach zakaźnych
Paliwizumab
W 1998 roku FDA zatwierdziła medyczne zastosowanie paliwizumabu (nazwa handlowa: Synagis), który jest humanizowanym przeciwciałem monoklonalnym stosowanym w profilaktyce w zapobieganiu ciężkim chorobom wywoływanym przez syncytialny wirus oddechowy (RSV) – główną przyczynę infekcji dolnych dróg oddechowych u niemowląt . Lek jest zalecany dla niemowląt z dużym ryzykiem zakażenia RSV z powodu wcześniactwa lub chorób takich jak wrodzona choroba serca (CHD) i dysplazja oskrzelowo-płucna (BPD). Jednak nie będzie leczyć dzieci już zakażonych RSV. Wstrzyknięty domięśniowo wiąże się z białkami fuzyjnymi RSV, zapobiegając wiązaniu się RSV z receptorami komórek gospodarza i wychwytowi. Częste działania niepożądane to biegunka, wymioty, katar i inne objawy przeziębienia.
ibalizumab
Ibalizumab (nazwa handlowa: Trogarzo) to nowy lek przeciwwirusowy przeznaczony specjalnie dla dorosłych z HIV , którzy próbowali, ale rozwinęli oporność na inne terapie przeciw HIV. Wejście wirusa HIV do ludzkich komórek odpornościowych wymaga związania GP120 (glikoproteiny otoczki na powierzchni HIV) z CD4 (receptor na powierzchni komórki odpornościowej) w celu wywołania zmiany strukturalnej w GP120. Ibalizumab wiąże się z receptorem CD4, aby zapobiec zmianom konformacyjnym po przyczepieniu w kompleksie GP120 otoczki CD4-HIV, a tym samym utrudnia wnikanie wirusa do komórek gospodarza i zapobiega zakażeniu innych prawidłowych komórek przez komórki zakażone wirusem HIV. Zaletą stosowania ibalizumabu w terapii HIV jest niska toksyczność, dobra lekooporność, wysoki efekt przeciwwirusowy i synergia z innymi lekami przeciwwirusowymi.
Perspektywy i przyszłe możliwości
Chociaż bierne podawanie przeciwciał było stosowane w leczeniu chorób zakaźnych 100 lat temu, obecnie istnieje tylko kilka przeciwciał terapeutycznych zatwierdzonych do klinicznego leczenia chorób zakaźnych. Istnieje jednak coraz więcej prowadzonych badań i postępów klinicznych dotyczących zastosowań przeciwciał monoklonalnych w terapii infekcji wirusowych bez dostępnych szczepionek, takich jak Ebola , MERS i Zika oraz chorób zakaźnych bez skutecznych leków przeciwwirusowych, takich jak grypa i wścieklizny . Najnowsze badania koncentrują się na opracowaniu terapii przeciwciałami monoklonalnymi w leczeniu COVID-19.