Антитела играют важную роль в развитии современной медицины, будь то клиническое лечение пациентов или фундаментальные исследования ученых. На ранней стадии производства антител неизбежно приходится умерщвлять животных в обмен на достаточное количество антител, а качество не стабильно. В настоящее время, благодаря развитию биотехнологии, большое количество антител может быть получено с использованием микроорганизмов или культивируемых in vitro клеточных линий, называемых рекомбинантными антителами, которые не только не требуют уничтожения, но и имеют много преимуществ.
Важность антител для развития медицины
Антитела являются основными компонентами многих реагентов для скрининга и противораковых препаратов.Без реагентов для скрининга антител это похоже на компьютер с удаленным процессором, и остается только пустая оболочка, похожая на металлолом. Антитела также являются исследовательским инструментом, на который опираются ученые-биомедики в своих фундаментальных исследованиях.Биологи, которым не хватает помощи антител, подобны исследователям без компаса, и вероятность заблудиться значительно возрастает. Область применения антител продолжает расширяться, и спрос будет продолжать расти в будущем.Как снизить стоимость производства антител и повысить эффективность, является актуальным направлением развития.
Как антитела борются с патогенами
Антитела — это белки, вырабатываемые иммунной системой позвоночных против вторжения вредоносных патогенов, таких как бактерии, вирусы и т. д. Поскольку антитела могут специфически идентифицировать определенные патогены, они могут направлять иммунные клетки для запуска точных атак, не причиняя вреда невинным людям. Кроме того, когда антитело распознает возбудитель, оно очень тесно свяжется с ним и «окружит» его, поэтому самого антитела достаточно, чтобы нейтрализовать токсичность возбудителя и предотвратить нанесение вреда организму человека.
рекомбинантное антитело
Антитела, как и другие белки, сначала транскрибируются с генов в мРНК, а затем транслируются в белки. Сегодня ученые тщательно изучили структуру и гены антител и имеют возможность использовать микроорганизмы или клетки, культивируемые in vitro, для экспрессии генов антител для получения антител. Рекомбинантная ДНК антител должна быть сконструирована в микроорганизмах с использованием технологии генной инженерии, поэтому полученные антитела называются «рекомбинантными антителами».
Антитела широко используются
Способность антител специфически идентифицировать антигены очень ценна, поэтому они используются при разработке лекарств и реагентов, таких как биохимическое тестирование, скрининг заболеваний, выделение стволовых клеток и очистка специфических белков. Ниже описано применение антител в трех областях.
1. Лекарства для лечения болезней
Многие препараты, представленные на рынке, используют антитела в качестве активных ингредиентов, например, «Авастин» для лечения колоректального рака, рака молочной железы и немелкоклеточного рака легких, «Ненужный» для лечения ревматоидного артрита и хронического лимфоцитарного лейкоза. (ритуксимаб) и противораковый иммунотерапевтический препарат «Кейтруда» (Keytruda). Мировой рынок препаратов на основе антител достигнет 178 миллиардов долларов США в 2021 году и, по оценкам, достигнет 450 миллиардов долларов США в 2028 году, что примерно соответствует общему бюджету правительства Тайваня за пять лет.
2. Болезнь и проверка здоровья
Важнейшим компонентом широко используемого в последнее время нового реагента для быстрого скрининга коронарной пневмонии (антигена) является антитело, способное распознавать новый белок коронавируса. Ключевым компонентом теста на беременность является выявление антител к гормону (хорионическому гонадотропину человека), уровень которого увеличивается во время беременности и может точно определить беременность. Другие скрининговые тесты, такие как печень B, колоректальный рак и рак яичников, также полагаются на различные специфические антитела.
3. Выделение стволовых клеток и иммунных клеток
Регенеративная медицина и терапия раковых клеток используют стволовые клетки или иммунные клетки, чтобы помочь пациентам восстанавливать ткани или уничтожать раковые клетки. Но перед лечением врачи должны сначала выделить полезные стволовые клетки или иммунные клетки из сложных клеток тканей человека. Для выделения клеток часто используются антитела, которые распознают определенные белки клеточной поверхности, чтобы помочь удалить нежелательные клетки или захватить определенные клетки-мишени.
Гуманные проблемы выработки антител у животных
Поскольку в природе антитела вырабатывают только позвоночные, раннее производство антител заключается в инокуляции животных антигеном-мишенью, чтобы стимулировать животное к выработке антител, распознающих антиген-мишень. К животным, которые часто вырабатывают антитела, относятся кролики и козы. Только в Европе ежегодное производство животных с антителами достигало 1 миллиона. Чтобы увеличить выработку животных антител, животных обычно необходимо вакцинировать несколько раз. После того, как люди испытали крещение новой коронной вакциной, они должны понять, насколько болезненны побочные эффекты вакцинации.
Когда антитело собирают, поскольку антитело в основном присутствует в крови животного, для получения максимального количества антител животное должно быть “обескровлено” путем “сердечной пункции” до тех пор, пока кровь не будет слита. Хотя процесс полностью соответствует нормам защиты животных, и животное должно быть предварительно обезболено, жизнь животного в любом случае приносится в жертву, и только использование неживотных методов получения антител позволяет избежать различных гуманитарных проблем.
Качество антител, вырабатываемых животными, относительно нестабильно.
Антитела, вырабатываемые ранними животными (кроликами, козами и т. д.), из-за индивидуальных различий, даже если процесс производства полностью соответствует СОП, качество антител, вырабатываемых разными партиями разных животных, все же отличается.Некоторые индивидуальные антитела обладают отличной антигенной специфичностью, в то время как некоторые животные антитела непригодны. Недобросовестные производители могут маркировать непроверенные антитела для продажи (для фундаментальных исследований), а для антител с гарантированным качеством стоимость будет переложена на сторону потребителя. Различные затраты суммируются, а стоимость препаратов на основе антител для клинического лечения рака часто составляет миллионы юаней, что не по карману всем пациентам. Нестабильное качество антител также может привести к невоспроизводимым экспериментальным результатам.По оценкам, потери материалов, времени и денег, связанных с биомедицинскими исследованиями, из-за антител в Соединенных Штатах достигают 350 миллионов долларов США в год.
Преимущества рекомбинантных антител
Рекомбинантные антитела можно производить без участия животных, что не только делает процесс производства более контролируемым и надежным, но и не требует осуждения со стороны гуманитарных групп. Теперь, когда последовательность гена, которая экспрессирует антитело, хорошо известна, оптимальное антитело можно непрерывно производить с небольшими изменениями в партии и с высоким выходом. Когда спрос на продукт увеличивается и его необходимо расширить, этого можно легко достичь, просто увеличив количество бактериальных штаммов или клеточных линий.По оценкам, цикл производства рекомбинантных антител может быть завершен всего за несколько недель. Что касается традиционного животноводства, то рекомбинантные антитела более выгодны, когда есть острая необходимость, поскольку это предполагает многократную инокуляцию антигенов, а производственный цикл составляет несколько месяцев.
Эпилог
Технический прогресс никогда не останавливается, как и развитие технологии антител. В дополнение к рекомбинантным антителам некоторые ученые работают над миниатюризацией антител для улучшения проникновения препаратов на основе антител; некоторые ученые пытаются комбинировать препараты антител с химиотерапевтическими препаратами, чтобы получить более мощные противораковые препараты; некоторые ученые даже разрабатывают одновременную идентификацию рака. Биспецифические антитела к клеткам и иммунным клеткам повышают эффективность иммунной системы по уничтожению раковых клеток. Есть надежда, что с быстрым развитием технологии антител фармацевтические компании смогут производить препараты на основе антител, которые не только экологически безопасны и гуманны, но и доступны для людей, что принесет пользу большему количеству пациентов.
(Источник первого изображения:Изображение от Freepik）
