Новый метод производства антител против болезней может привести к появлению более широкого спектра лекарств от инфекционных заболеваний, иммунных заболеваний и даже рака.
Иммунная система естественным образом вырабатывает огромное количество антител для борьбы с болезнями. Терапевтические антитела – антитела, созданные против определенных терапевтических мишеней, – десятилетиями использовались либо для активизации иммунной системы, либо для ее успокоения, в зависимости от заболевания. Но некоторые не достигают максимального потенциала с точки зрения аффинности – силы привязанности к своей цели – и специфичности – своей способности реагировать только с намеченной целью.
"В этом исследовании мы нашли способ использовать силу иммунной системы для модификации терапевтических антител," говорит Фредерик Альт, Ph.D., директор программы Бостонской детской больницы по клеточной и молекулярной медицине (PCMM), команда которой разработала методику, описанную в статье в PNAS.
Его команда разработала "высокая пропускная способность" Подход на мышиной, продуцирующей антитела, для создания вариантов антител с более высокой аффинностью или модифицированной специфичностью. Они успешно использовали этот метод для создания разнообразных антител против человеческого PD1, которые подавляют Т-клетки в иммунных ответах, например, против опухолевых клеток.
"По сравнению с платформами разработки антител in vitro, наш подход in vivo может дать некоторые антитела, которые больше подходят для клинического применения," Alt добавляет.
Как создаются антитела
В-клетки продуцируют антитела, объединяя три типа генных сегментов в процессе, известном как рекомбинация V (D) J. Как игра в кости, эти гены переменной (V), разнообразия (D) и соединения (J) перестраиваются, создавая большое количество комбинаций. После сборки эти генные сегменты в конечном итоге приводят к созданию большого каталога или репертуара антител, распознающих антигены инфекционных патогенов и даже раковых клеток.
"Но большая часть разнообразия антител происходит не от самих разных V, D и J," говорит Alt. Вместо этого, это происходит из-за ферментативной активности, которая изменяет соединения V (D) J, в которых соединяются генные сегменты. "Это создает в миллионы и миллионы, может быть, миллиарды раз большее разнообразие антител, чем комбинации V, D и J" он добавляет.
Диверсифицирующие антитела
Основываясь на этих принципах, команда разработала подход к гуманизированной мышиной модели для диверсификации терапевтического антитела против PD1 – версии, тесно связанной с ниволумабом, одобренным FDA антителом, используемым в иммунотерапии рака, – и создания вариантов с новыми свойствами. Во-первых, они разделили антитело против PD1 на его различные генные сегменты V, D и J и внесли большее разнообразие соединений около наиболее вариабельной части антитела – области антитела, которая связывается с его мишенью, или антигеном.
Затем живых мышей иммунизировали антигеном к этому модифицированному антителу. Затем мыши составили целый репертуар различных версий антитела. "Из всего этого набора антител возникло множество мутаций, которые действительно сильно изменили исходную последовательность," говорит Alt. Затем команда проанализировала разнообразную коллекцию антител, проверив их различные свойства, включая аффинность и специфичность.
Больше антител, разные функции
Этот метод не только позволил получить более разнообразные терапевтические антитела из исходного антитела против PD1, но и некоторые из этих новых антител обладали другими свойствами. "Мы обнаружили, что многие из новых антител могут делать то же самое, что и наши оригинальные антитела, что, как мы и ожидали,," говорит соавтор Мин Тиан, доктор философии.D., лаборатории Alt, "Но самое интересное то, что мы обнаружили антитела, которые действуют прямо противоположно; вместо того, чтобы подавлять активность PD1, он усиливал ее. Это означает, что вы можете использовать этот новый тип антител против PD1 для других целей." Например, теоретически его можно использовать для подавления нежелательной активности Т-клеток, например, при аутоиммунных заболеваниях.
"Эта статья служит только началом, потому что мы хотели бы использовать этот метод для создания множества различных терапевтических антител," Альт объясняет. Например, его команда уже использует эту технику для создания антител против белков SARS-CoV-2 для лечения COVID-19.