Czy możemy wytwarzać przeciwciała na zamówienie?

Aby zwalczyć niektóre choroby, uzyskaliśmy szczepionki stymulujące układ odpornościowy. Jednak dla olbrzymiej większości poważnych chorób albo nie nauczyliśmy się tego robić, albo czynniki takie jak szybkie mutacje wirusów utrudniały produkcję skutecznej szczepionki. W tych przypadkach idealnym wyjściem byłoby raczej wytworzenie przeciwciał na zewnątrz ludzkiego ciała niż czekanie, aż układ odpornościowy sam je wyprodukuje.

Rozwinięto dwie techniki wytwarzania syntetycznych przeciwciał. Produkt końcowy jednej z nich, polegającej na modyfikacji przeciwciał myszy, zwany jest przeciwciałami „uczłowieczonymi”. Technika ta znajduje się na zaawansowanym etapie prób klinicznych i w chwili ukazania się tej książki jej produkty mogły już wejść na rynek. Druga procedura, będąca jeszcze na etapie badań, dotyczy tworzenia „bibliotek przeciwciał” z materiału pobieranego z ludzkiego układu odpornościowego. Te zwane są przeciwciałami „ludzkimi” (w odróżnieniu od „uczłowieczonych”).

Aby zrozumieć, na czym polega ta technika, musimy wiedzieć cokolwiek o konstrukcji cząsteczek przeciwciał. Ogólny kształt przeciwciała to duża litera Y, której ramiona powstały z dwóch oddzielnych cząsteczek, zwanych łańcuchami lekkimi i ciężkimi; dwa łańcuchy ciężkie wyginają się i schodzą ze sobą, tworząc nogę litery Y. Końce dwóch ramion są tymi częściami przeciwciała, które wpasowują się w obce cząsteczki. W zależności od struktury lekkich i ciężkich łańcuchów, zakończenia ramion mogą przyjmować wiele różnych postaci. Wyobraźmy je sobie jako skomplikowany zestaw pętli, z których każda to skręcony palec, sterczący w przestrzeń, gotowy związać się z odpowiednim miejscem atakującego organizmu. Ogromna wszechstronność układu odpornościowego wynika z faktu, że każdy z tych palców może przyjmować wiele różnych kształtów.

Żeby wytworzyć przeciwciało „uczłowieczone”, z przeciwciał myszy usuwane są niektóre odcinki i zastępowane odpowiednimi fragmentami przeciwciał ludzkich. Te części struktury, które u ludzi zmieniają się znacznie, zależnie od rodzaju przeciwciał, pozostawione są w mysiej formie, podczas gdy części niezmienne zastępowane są ich ludzkimi odpowiednikami. Takie cząsteczki hybrydowe mogą uzupełnić układ odpornościowy człowieka bez wywoływania reakcji alergicznej, którą często powodują przeciwciała mysie.

Na zaawansowanym etapie testów klinicznych są już uczłowieczone przeciwciała przeciw chorobie zwanej RSV (respiratory syncytial virus). Jest to grypopodobna choroba wirusowa, która każdego roku powoduje w Stanach Zjednoczonych hospitalizację około 100 000 dzieci i jest prawdopodobnie odpowiedzialna również za epidemie infekcji podobnych do grypy wśród starszych ludzi w domach opieki. Wirus ten ma na swojej zewnętrznej błonie dwie cząsteczki o różnych kształtach – jedna przywiera do cząsteczek w błonie komórkowej pęcherzyków płucnych człowieka, druga dopasowuje się do innych cząsteczek i zapoczątkowuje proces, w wyniku którego wirus przyjmowany jest do komórki. Testowane przeciwciała przeznaczone są do związania się z tą drugą cząsteczką w otoczce wirusa, tak więc jeśli nawet wirus przymocował się do powierzchni komórki, nie może przeniknąć do jej wnętrza i rozmnażać się. RSV szczególnie dobrze nadaje się do wypróbowania tej techniki, ponieważ podobnie jak grypa występuje sezonowo. W związku z tym jeden lub dwa zastrzyki dają odporność przeciw tej chorobie w okresie zimy; możemy mieć nadzieję, że wkrótce dzieci i staruszkowie będą brali zastrzyki z przeciwciał, tak jak przyjmują teraz szczepionki przeciw grypie.

Drugi rodzaj wytwarzanych przeciwciał – przeciwciała ludzkie – jest uzyskiwany w całkiem innym procesie. Materiał zbierany z miejsc ciała, gdzie produkowane są ciężkie i lekkie łańcuchy przeciwciał (na przykład śledziona), używany jest do wytwarzania włókien DNA kodujących te łańcuchy. Wiele takich genów zbiera się, a następnie miesza ze sobą – to znaczy konstruowane są wszystkie możliwe kombinacje różnych rodzajów ciężkich i lekkich łańcuchów. Takich kombinacji mogą być miliony, a każda z nich tworzy inne potencjalne przeciwciało, nawet z materiału pobranego od pojedynczej osoby. Każde z tych przeciwciał jest następnie testowane pod względem zdolności do łączenia się z celem, przeciwko któremu chcemy je wytworzyć. Na przykład, jeśli chcemy uzyskać przeciwciało przeciwko RSV, bierzemy sporą dawkę tej mieszaniny przeciwciał i upuszczamy po prostu na płytkę zawierającą cząsteczki otoczki wirusa. Te, które mogą się związać, zlepią się z cząsteczkami wirusowymi na płytce; reszta zostanie odrzucona. Wynik: możemy wyprodukować geny dla dużego zbioru przeciwciał skutecznych przeciwko temu właśnie wirusowi. DNA dla tych przeciwciał może następnie zostać wpleciony do standardowej bakterii i kopiować się, jak każda inna cząsteczka wytworzona drogą inżynierii genetycznej.

Uzyskiwanie syntetycznych przeciwciał zmieni postępowanie w przypadku zachorowania na chorobę wirusową. Pójdziemy wówczas do gabinetu lekarskiego, dostaniemy zastrzyk i poczujemy się lepiej. Nie będziemy musieli nic wiedzieć o wirtuozerii technicznej, dzięki której to wszystko stało się możliwe.