Znajdź zawartość

Przeciwciała to nie tylko cząsteczki kluczowe dla naszej odporności. Mają one także zastosowanie w wielu technologiach związanych m.in. z diagnostyką medyczną oraz wykrywaniem toksyn. Mimo to, niektóre ich wady znacznie utrudniają ich zastosowanie na szeroką skalę. Czy syntetyczne odpowiedniki przeciwciał rozwiążą ten problem? Na rynku dostępna jest coraz szerszy wybór testów wykorzystujących zdolność przeciwciał (immunoglobulin) do wybiórczego wiązania ściśle określonych cząsteczek. Najlepiej znanym z nich jest bez wątpienia test ciążowy. Co prawda jest on prosty w użyciu i wygodny, lecz koszt jego produkcji oraz trwałość zastosowanych odczynników pozostawiają wiele do życzenia. Obiecujący pomysł na rozwiązanie tych niedogodności prezentują naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego. Głównym autorem technologii jest prof. Kenneth Shea. Zaprezentowana przez jego zespół cząsteczka jest zdolna do silnego, lecz jednocześnie wybiórczego wiązania cząsteczek melityny - głównej toksyny jadu pszczół. Do tworzenia "sztucznego przeciwciała" użyto techniki zwanej "piętnowaniem molekularnym" (ang. molecular imprinting). Przypomina ona tworzenie odlewu rzeźby. Cząsteczka, która ma być wykrywana, jest opłaszczana warstwą molekuł przylegających do jej powierzchni. Powstaje w ten sposób unikalny wzór wgłębień i wypukłości, charakterystyczny dla danego związku. Wytworzoną powłokę utrwala się poprzez polimeryzację, czyli wzajemne połączenie cząsteczek wchodzących w jej skład, a następnie wypłukuje się wykrywaną cząsteczki z jej wnętrza. Powstaje w ten sposób "forma" zdolna do wychwytywania innej cząsteczki tej samej substancji Piętnowanie molekularne jest od pewnego czasu stosowane w przemyśle, lecz brakowało dotychczas metod pozwalających na produkowanie "form" zdolnych do wykrywania substancji wielkocząsteczkowych, takich jak białka. Problemem były także właściwości fizykochemiczne polimeru używanego do produkcji "sztucznych przeciwciał", spośród których najistotniejsza była niska rozpuszczalność w wodzie. Problem rozwiązano dzięki wykorzystaniu do produkcji "odlewu" substancji innej niż zwykle. Jak tłumaczy prof. Shea, wykonano sporo pracy, aby ustalić kompozycję, która zminimalizuje interakcje z ogromną różnorodnością białek [innych niż wykrywane]. Przeprowadzone testy wykazały, że modelowe "przeciwciało" wykrywa melitynę równie skutecznie, co naturalne ludzkie immunoglobuliny. Zdaniem prof. Shea, syntetyczne cząsteczki mogą wkrótce stać się sercem sensorów wykrywających liczne zagrożenia w otoczeniu człowieka. Dzięki swojej wysokiej trwałości mogłyby one posłużyć także do podawania ludziom w celach terapeutycznych. W przeciwieństwie do naturalnych, białkowych przeciwciał, "formy" opracowane na University of California są odporne na działanie enzymów trawiennych, dzięki czemu mogłyby być podawane nawet drogą pokarmową. Zespół badaczy z Kalifornii przeprowadził już pierwsze testy, dzięki którym potwierdzono zdolność opracowanych cząsteczek do neutralizacji melityny w organizmie zwierząt. Trwają także prace nad wytworzeniem sensorów zdolnych do wykrywania kilku kolejnych substancji. Trzymamy kciuki!

Choć od słynnej pandemii grypy hiszpanki minęło już 90 lat, we krwi osób, które ją przetrwały, ciągle znajduje się znaczna ilość przeciwciał skierowanych przeciwko powodującemu ją wirusowi. Nigdy dotąd nie stwierdzono przypadku tak skutecznego i długotrwałego uodpornienia na jakikolwiek mikroorganizm. Autorem badania jest dr Eric Altschuler, specjalista medycyny rehabilitacyjnej. Przebadał on wraz z współpracownikami trzydziestu dwóch pacjentów w wieku od 92 do 102 lat, którzy mieli w dzieciństwie kontakt ze śmiercionośnym wirusem. W ich krwi udało się wykryć znaczny poziom przeciwciał (immunoglobulin) zdolnych do wiązania z mikroorganizmem, który spowodował hiszpankę. Aby potwierdzić ich skuteczność, przeprowadzono badanie na myszach. Eksperyment, którego wyniki opublikowano w prestiżowym czasopiśmie Nature, był możliwy dzięki pracy specjalistów inżynierii genetycznej, którzy przeprowadzili w ostatnich latach rekonstrukcję słynnego mikroorganizmu na podstawie materiału pobranego z ciał ofiar pandemii. Odtworzony wirus został wszczepiony wraz z dawką przeciwciał wyizolowanych od pacjentów. Badanie dowiodło, że immunoglobuliny osób, które przetrwały pandemię, są w stanie powstrzymać rozwój choroby u gryzoni. Co więcej, produkujące je komórki przeszły najprawdopodobniej liczne mutacje, dzięki którym patogen jest wiązany o wiele silniej, niż ma to miejsce w przypadku świeżo przebytej choroby. Wirus z 1918 roku spowodował śmierć około 50 milionów osób, lecz dziś nie jest najprawdopodobniej realnym zagrożeniem. Pandemia doprowadziła najprawdopodobniej do śmierci większości podatnych na nią osób, a sam wirus zmutował wielokrotnie na przestrzeni ostatnich 90 lat. Mimo to, badania dr. Altschulera są bardzo istotne, gdyż dowodzą, że ludzka "pamięć immunologiczna" jest niezwykle trwała. To pierwszy udokumentowany przypadek utrzymania swoistej odporności na określony mikroorganizm przez tak długi okres.

O leczniczych właściwościach roślin donoszono już wielokrotnie. Amerykańscy badacze informują o kolejnej próbie ich zastosowania w leczeniu nowotworów, lecz tym razem lekiem pochodzącym z rośliny mają być białka, które naturalnie są dla niej całkowicie obce. Mowa o masowej produkcji ludzkich przeciwciał przeciwnowotworowych, których wytwarzanie jest możliwe dzięki osiągnięciom inżynierii genetycznej. Autorami pomysłu są badacze ze Szkoły Medycznej Uniwersytetu Stanforda. Celem uzyskiwanego z roślin leku są komórki chłoniaka pęcherzykowatego - jednego z nowotworów układu odpornościowego. Jeżeli preparat przejdzie pomyślnie kolejne dwie fazy testów, możliwe będzie jego dopuszczenie do powszechnego stosowania. Byłby to pierwszy skuteczny lek przeciwko chłoniakowi pęcherzykowatemu - stosowane obecnie terapie przynoszą marne efekty, a dodatkowo wykazują wysoką toksyczność dla organizmu pacjenta. Proponowanym przez Amerykanów środkiem leczniczym są przeciwciała (immunoglobuliny) - białka zdolne do wybiórczego wiązania określonego typu cząsteczek. Jeżeli do stworzenia preparatu wykorzysta się odpowiednio dobrane przeciwciała, wówczas możliwe będzie zaatakowanie za ich pośrednictwem wyłącznie wadliwych komórek - immunoglobuliny przyłączą się do charakterystycznych cząsteczek na ich powierzchni i w ten sposób "wyznakują je" jako cel do zaatakowania przez układ odpornościowy. Ponieważ proces selekcji przeciwciał zapewnia brak wiązania przez nie jakichkolwiek struktur znajdujących się na zdrowych komórkach, nowy typ leku nie powoduje objawów ubocznych towarzyszących np. podawaniu tradycyjnej chemioterapii. Potrzebne do przeprowadzenia eksperymentu immunoglobuliny uzyskano dzięki zdobyczom inżynierii genetycznej. Za pomocą roślinnego wirusa, całkowicie bezpiecznego dla ludzi nawet przy bezpośrednim kontakcie, badacze "wzbogacili" krzewy tytoniu o dodatkowy gen, kodujący pożądane białko (uzyskany osobnik jest więc de facto organizmem genetycznie zmodyfikowanym, czyli GMO). Gdy roślina osiągnie odpowiedni wzrost, można pobrać odpowiednie fragmenty pędu i oczyścić z nich terapeutyczne przeciwciało. Uzyskana w ten sposób proteina staje się podstawowym składnikiem lekarstwa, które zostaje następnie podane pacjentowi. Największym problemem, jaki dostrzegają naukowcy, jest potrzeba indywidualizacji terapii. Ponieważ nowotwór jest chorobą powstającą w wyniku losowych mutacji, charakterystyka jego komórek jest nieprzewidywalna. Oznacza to, że cząsteczka, która ma być wiązana przez terapeutyczne przeciwciało, będzie najprawdopodobniej inna dla każdego pacjenta. Wymusza to potrzebę produkcji nowego rodzaju leku dla każdego z chorych, lecz, jak zapewniają autorzy badania, proces ten nie jest szczególnie skomplikowany. Dotychczas przeprowadzono pierwszą z trzech faz testów klinicznych, których przejście jest niezbędne dla wprowadzenia leku na rynek. Celem fazy pierwszej jest ocena bezpieczeństwa badanego preparatu. Jak donoszą badacze, wytworzone w roślinach przeciwciała okazały się bezpieczne i nie wywołały groźnych objawów ubocznych u żadnego z szesnastu badanych osób. Kolejne dwie fazy testów klinicznych mają na celu udowodnienie skuteczności leku oraz pogłębienie wiedzy o konsekwencjach stosowania nowego typu terapii. Ich przeprowadzenie zajmie najprawdopodobniej kilka lat.

Jeśli terroryści posłużą się bronią biologiczną, znajdujące się we krwi lamy cząsteczki ostrzegą przed atakiem — donoszą naukowcy z Laboratorium Badawczego Marynarki USA. Przeciwciała są białkami wydzielanymi przez limfocyty B. Mają zdolność rozpoznawania antygenów. Układ odpornościowy wykorzystuje je więc do identyfikacji zagrożenia i unieszkodliwiania go. Naukowcy potrafią stworzyć immunoglobuliny skierowane przeciwko nowotworom i innym chorobom lub odgrywające rolę czujników ostrzegających przed niebezpiecznymi mikroorganizmami czy związkami chemicznymi. Niestety, na obecnym etapie rozwoju nauki te sztuczne twory ulegają nieodwracalnemu rozkładowi pod wpływem wysokiej temperatury, co ogranicza możliwość ich zastosowania w niektórych sytuacjach. Ellen Goldman, biochemik z Laboratorium Marynarki, Andrew Hayhurst, wirusolog z Southwest Foundation for Biomedical Research, i zespół badali przeciwciała lamy. Wcześniejsze studia wykazały, że regiony wiązania się z antygenami są u lam, wielbłądów i rekinów niezwykle małe (ich rozmiary to ok. 1/10 tego samego obszaru w ludzkim przeciwciele). Przeciwciała wymienionych zwierząt są zbudowane z łańcuchów ciężkich białek. Nie występują w nich dodatkowe lżejsze białka, które można zaobserwować u innych gatunków. Ta relatywna prostota budowy zwiększa trwałość przeciwciał, zdolność do przetrwania wysokich temperatur, dochodzących do 93 stopni Celsjusza. Naukowcy utworzyli w laboratorium ponad miliard rodzajów obszarów wiążących. Bazowali na genach wyekstrahowanych z próbek krwi lamy. Po przetestowaniu tak uzyskanych przeciwciał na różnych zagrożeniach biologicznych Amerykanie odkryli, że w ciągu kilku dni można uzyskać skuteczną broń do namierzania toksyn cholery, wirusa ospy czy rycyny. Bazując na istniejących w naturze rozwiązaniach, naukowcy chcą stworzyć przeciwciała o dłuższym okresie przechowywania, których nie trzeba będzie trzymać w lodówce. Goldman uważa, że opracowaną technologię można szybko ulepszać. Nowe przeciwciała wiążą się co prawda z odpowiednimi obiektami, ale badaczom zależy na tym, aby wiązały się mocniej. O dokonaniach Amerykanów można poczytać w grudniowym wydaniu magazynu Analytical Chemistry.