แอนติบอดีบำบัดและเทคโนโลยีแอนติบอดีโมโนโคลนอล

แอนติบอดีโมโนโคลนอลคือแอนติบอดีที่มีความจำเพาะเจาะจงเพียงหนึ่งเดียว ซึ่งผลิตได้ในปริมาณไม่จำกัด โดยอาศัยเทคโนโลยีไฮบริโดมาและต่อมาด้วยวิศวกรรมการรวมตัวของดีเอ็นเอ แอนติบอดีเหล่านี้ได้กลายเป็นทั้งสารทำปฏิกิริยาที่ขาดไม่ได้ในห้องปฏิบัติการ และเป็นหนึ่งในกลุ่มยาชีวภาพสมัยใหม่ที่สำคัญที่สุด โดยใช้ประโยชน์จากการจดจำแอนติบอดีตามธรรมชาติและหน้าที่ของตัวกระตุ้นเพื่อวัตถุประสงค์ที่ออกแบบไว้

Definition

แอนติบอดีโมโนโคลนอลคือแอนติบอดีที่มีความจำเพาะเจาะจงเพียงหนึ่งเดียว ซึ่งผลิตโดยเซลล์สายพันธุ์โคลน; เทคโนโลยีแอนติบอดีโมโนโคลนอลประกอบด้วยวิธีการต่างๆ ตั้งแต่การหลอมรวมไฮบริโดมาไปจนถึงวิศวกรรมการรวมตัวของดีเอ็นเอ ซึ่งใช้ในการสร้าง, ทำให้เป็นมนุษย์ (humanise) และปรับแต่งแอนติบอดีดังกล่าว

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมหลักการของแอนติบอดีโมโนโคลนอล, วิธีไฮบริโดมา, ขั้นตอนทางวิศวกรรมที่ลดการก่อภูมิคุ้มกัน (แอนติบอดีไคเมอริก, แอนติบอดีฮิวแมนไนซ์ และแอนติบอดีที่มาจากมนุษย์โดยสมบูรณ์), เทคโนโลยีการแสดงออกของยีนแบบลูกผสม, และวิธีการปรับแต่งคุณสมบัติของส่วน Fc สำหรับบทบาทที่เป็นตัวกระตุ้นหรือไม่เป็นตัวกระตุ้น เนื้อหานี้ถือว่าแอนติบอดีบำบัดเป็นเทคโนโลยีและกลไกสำหรับการอ้างอิง และไม่มีคำแนะนำเกี่ยวกับการให้ยาหรือการรักษา

Core questions

• วิธีไฮบริโดมาให้ผลผลิตแอนติบอดีที่มีความจำเพาะเจาะจงเพียงหนึ่งเดียวได้อย่างไร?
• เหตุใดและอย่างไรแอนติบอดีที่ได้จากหนูจึงถูกทำให้เป็นมนุษย์เพื่อใช้ในการบำบัด?
• เทคโนโลยีการแสดงออกของยีนสร้างแอนติบอดีที่มาจากมนุษย์โดยสมบูรณ์ได้อย่างไร?
• ส่วน Fc ถูกออกแบบทางวิศวกรรมเพื่อเพิ่มหรือยับยั้งหน้าที่ของตัวกระตุ้นได้อย่างไร?

Key concepts

• เทคโนโลยีไฮบริโดมา
• แอนติบอดีโคลนอล (ความจำเพาะเจาะจงเดียว)
• แอนติบอดีไคเมอริกและแอนติบอดีฮิวแมนไนซ์
• แอนติบอดีที่มาจากมนุษย์โดยสมบูรณ์
• การปลูกถ่ายส่วนที่กำหนดความจำเพาะ (Complementarity-determining region grafting)
• การแสดงออกของยีนด้วยฟาจและการรวมตัวของดีเอ็นเอ
• วิศวกรรม Fc
• การก่อภูมิคุ้มกัน

Mechanisms

วิธีไฮบริโดมาของ Köhler และ Milstein คือการหลอมรวมเซลล์ B ที่ผลิตแอนติบอดีเข้ากับเซลล์ไมอีโลมาที่ไม่ตาย ทำให้เกิดลูกผสมที่สามารถอยู่รอดได้ตลอดไปและหลั่งแอนติบอดีที่มีความจำเพาะเจาะจงเพียงหนึ่งเดียว ซึ่งสามารถเลือกและเพาะเลี้ยงเป็นโคลนได้ เนื่องจากแอนติบอดีโมโนโคลนอลในยุคแรกมาจากหนูและกระตุ้นการตอบสนองต่อต้านหนูในผู้ป่วย วิศวกรรมจึงค่อยๆ แทนที่ลำดับของหนูด้วยลำดับของมนุษย์: แอนติบอดีไคเมอริกยังคงมีส่วนแปรผันของหนูอยู่บนส่วนคงที่ของมนุษย์, แอนติบอดีฮิวแมนไนซ์จะปลูกถ่ายเฉพาะส่วนที่กำหนดความจำเพาะของหนู (complementarity-determining regions) ลงบนโครงสร้างของมนุษย์, และแอนติบอดีที่มาจากมนุษย์โดยสมบูรณ์ได้มาจากคลังแสดงออกของยีน (display libraries) หรือระบบสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม (transgenic systems) ส่วน Fc สามารถถูกออกแบบทางวิศวกรรมเพื่อเสริมสร้างหน้าที่ของตัวกระตุ้น เช่น การทำลายเซลล์ที่ขึ้นกับแอนติบอดี (antibody-dependent cytotoxicity) และการกระตุ้นคอมพลีเมนต์ หรือเพื่อยับยั้งหน้าที่เหล่านั้นเมื่อต้องการเพียงการทำให้เป็นกลาง (neutralisation) หรือการปิดกั้นตัวรับเท่านั้น และคุณสมบัติของ Fc ยังมีอิทธิพลต่อครึ่งชีวิตอีกด้วย

Clinical relevance

แอนติบอดีโมโนโคลนอลถูกนำมาใช้ในด้านมะเร็งวิทยา, โรคภูมิต้านตนเองและโรคอักเสบ, การติดเชื้อ และการวินิจฉัยโรค โดยการเลือกไอโซไทป์และการออกแบบ Fc สะท้อนถึงกลไกที่ต้องการ หัวข้อนี้อธิบายว่าสารเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นอย่างไรและกลไกของพวกมันเกี่ยวข้องกับชีววิทยาของแอนติบอดีอย่างไร; ไม่ใช่แหล่งข้อมูลสำหรับการสั่งยาหรือคำแนะนำการรักษาเฉพาะบุคคล

History

วิธีไฮบริโดมาของ Köhler และ Milstein ในปี 1975 ซึ่งได้รับการยอมรับด้วยรางวัลโนเบล ทำให้การผลิตแอนติบอดีโมโนโคลนอลที่มีความจำเพาะเจาะจงเป็นเรื่องปกติ การก่อภูมิคุ้มกันของแอนติบอดีจากหนูได้ผลักดันการพัฒนาแอนติบอดีไคเมอริกและแอนติบอดีฮิวแมนไนซ์ในช่วงทศวรรษ 1980 การปลูกถ่ายส่วนที่กำหนดความจำเพาะ (complementarity-determining region grafting) และเทคโนโลยีการแสดงออกของยีน (display technologies) ทำให้สามารถสร้างแอนติบอดีของมนุษย์ได้ในอีกหลายปีต่อมา และวิศวกรรม Fc ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ซึ่งทั้งหมดนี้ได้สร้างภูมิทัศน์ปัจจุบันของการบำบัดด้วยแอนติบอดี

Key figures

• Georges Köhler
• César Milstein
• Greg Winter
• Janice Reichert

Seminal works

• kohler-milstein-1975
• jones-1986

Frequently asked questions

อะไรทำให้แอนติบอดีเป็นโมโนโคลนอล?

แอนติบอดีโมโนโคลนอลผลิตโดยเซลล์สายพันธุ์โคลนเพียงเซลล์เดียว จึงมีความจำเพาะเจาะจงและโครงสร้างที่กำหนดไว้เพียงหนึ่งเดียว ซึ่งแตกต่างจากส่วนผสมของแอนติบอดีแบบโพลีโคลนอลที่พบในซีรัม

เหตุใดแอนติบอดีบำบัดจึงต้องทำให้เป็นมนุษย์ (humanised)?

แอนติบอดีที่สร้างขึ้นในหนูในตอนแรกอาจกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันต่อลำดับของหนูที่เป็นสิ่งแปลกปลอม การทำให้เป็นมนุษย์จะแทนที่ลำดับส่วนใหญ่หรือทั้งหมดนั้นด้วยลำดับของมนุษย์ โดยทั่วไปจะทำโดยการปลูกถ่ายเฉพาะส่วนห่วงที่จับกับแอนติเจน (antigen-binding loops) ลงบนโครงสร้างของมนุษย์ เพื่อลดการก่อภูมิคุ้มกัน