Рак становится второй ведущей причиной смерти в мире. Эффективная стратегия для ранней диагностики заболевания является ключевым фактором для снижения смертности и заболеваемости. Разработка эффективных моноклональных антител (Мка) – основа для обнаружения антигенов и небольших молекул, высвобождающихся из раковых клеток, которые способствуют повышению современной диагностики рака в медицине [1,2].
Несмотря на то, что технология Mка все еще находится на стадии разработки, последние достижения в области подготовки рекомбинантных методов антигена и инженерии антител резко расширили применение этой технологии в диагностике рака. По сравнению с другими методами, анализы, основанные на Мка могут обеспечивать пространственное, временное, точное и количественное измерение для диагностики заболевания [3]. Изучение онкологической иммунологии обеспечило диагностические и терапевтические приборы с помощью сывороточных аутоантител, биомаркеров и экзогенных моноклональных антител [2,3].
К сожалению, иммунная система не всегда способна распознать или уничтожить опухоль. Клетки новообразований к тому же имеют целый список способов маскировки. Применение Мка делает раковые клетки видимыми для иммунных клеток, которые убивают переродившиеся клетки. Иногда использование Мка может предотвратить появление онкологического заболевания, заранее научив организм бороться с определенным типом рака [4].
Мка секретируются иммунными клетками, происходящими от единственной антителообразующей клетки, поэтому они направлены только против определенного эпитопа иммуногенного вещества, так называемой «антигенной детерминанты». Для получения Мка (рис.1) спленоциты иммунизированной мыши гибридизируют с клетками миеломы. При таком слиянии возникают гибридные клетки, так называемые гибридомы.
Рис.1
Культивируют полученные гибридомы в питательной среде, затем отбирают клоны, дающие положительный ответ к заданному антигену ( рис.2).
Рис.2
Отобранные клоны нарабатывают in vitro и in vivo. Часть клеток замораживают в жидком азоте и так хранят, пока они не потребуются, а часть используют для терапевтических и диагностических целей ( рис.3).
Рис.3
Мышиные антитела плохо подходят для использования в клинической практике, так как они вызывают иммунный ответ в организме, поэтому используют химерные Мка мыши, в которых собственный Fc-фрагмент заменен на Fc-фрагмент человеческого антитела, что существенно снижает их иммуногенность в организме человека [4].
Следующие данные подтверждают, что сигнал от антимышиных IgG обусловлен антителами в опухоли, а не наличием иммунных клеток в ткани (рис.4, 5)
Рис.4. Рак молочной железы мыши
Показано, что флуоресцентная маркировка мышиного IgG в неопластической молочной ткани статистически выше, чем в молочной ткани здоровой мыши [5].
Рис.5. Рак печени, селезенки, легких
Показано, что в тканях этих органов, обработанных антимышиным IgG, больше антител в опухолевой ткани, чем в тканях здоровой мыши.
Чтобы создавать антитела без использования гибридом, нужно связать между собой антитело и кодирующий его ген, выбрав из фаг-дисплейной библиотеки антитело, специфичное к данной молекуле, затем клонировать его ген в бактерии и получать нужное количество антител. Винтер и соавторы встроили в геном бактериофага нуклеотидную последовательность Fab-фрагмента антитела, объединив его с частью гена поверхностного белка. Это позволило экспрессировать на поверхности каждой вирусной частицы несколько копий гибридного белка, сохраняющего специфичность к своему антигену и проводить селекцию нужного антитела из библиотеки [7]. Современные библиотеки содержат более 10 миллиардов фрагментов антител с уникальной специфичностью. Пример успешного применения фаг-дисплейных библиотек – создание Мка, специфичных к различным конформациям белка убиквитина. В клетке встречаются полимеры убиквитина, связанные через боковые цепи разных остатков лизина (рис.6). С их помощью исследователям удалось проследить за быстрыми изменениями модификаций адаптерных белков в сигнальном каскаде, инициированном рецептором фактора некроза опухолей на поверхности клетки. Lys48-связанные полимеры «помечают» белки, предназначенные для деградации в протеасомах, а Lys63-связанные цепи играют важную роль во многих клеточных процессах, например, способствуют образованию сигнальных платформ рецепторов, включая рецептор фактора некроза опухолей [8].
Рис.6. Роль К63 и К48-связанных полимеров убиквитина в передаче сигнала от рецептора фактора некроза опухолей
Рис.7. CAR Т-клеток и TCR Т-клетки предназначены для получения специальных рецепторов на их поверхности. Затем они нарабатываются в лаборатории и возвращаются пациенту
Недавно появился новый подход, так называемый адаптивный перенос клеток (ACT), использующий иммунные клетки пациентов для лечения рака (рис. 7) [9].
Существует потребность в разработке эффективных методов лечения, совмещающих использование Мка со стандартной химиотерапией. Все лейкозные клетки экспрессируют несколько поверхностных антигенов, поддающихся терапии, включая CD20, CD22 и CD19. Мка избирательно взаимодействуют с поверхностными антигенами и минимизируют токсичность . При добавлении к первой химиотерапии ритуксимаба, антитела, направленного против CD20, эффективность лечения больных лейкемией значительно возрастает [10].
В настоящее время потребность в большом количестве Мка привела к значительным объемам их производства, а также к улучшению подходов их разработки [11].
Таким образом, моноклональные антитела могут распознавать эпитопы, присутствующие на поверхности клеток, отражающие самые ранние биохимические изменения, предшествующие неопластическому процессу, что является перспективным для диагностики онкологических заболеваний.