Қан сарысуы және оның қолданылуы

Кіріспе

Қан сарысуы антиденелерді қамтиды; пассивті иммунитетті таратуға қолданылады.
Антисеромның қолданылуы

Иммунологияда антисером – қан тапсыру (плазмаферез) арқылы көптеген ауруларға пассивті иммунитетті таратуға қолданылатын антиденелерді (моноклоналды немесе поликлоналды) қамтитын қан сарысуы. Мысалы, эбола инфекциясын емдеуде бұрын белгілі болған тиімді әдіс ретінде, 8 науқастың 7-сі аман қалғанда, эбола вирусын жұқтырған адамнан алынған антиденелерді трансфузиялау қолданылған. Антисеромдар диагностикалық вирусология зертханаларында кеңінен қолданылады. Адамдарда антисеромды ең көп қолданылатын түрі – улануды емдеу үшін антитоксин немесе уға қарсы дәрі ретінде қолдану. Серомдық терапия, сондай-ақ серотерапия деп аталады, инфекциялық ауруларды емдеу үшін белгілі бір организмдерге немесе олардың өнімдеріне қарсы иммундалған жануарлардың сарысуын қолдануды білдіреді, осы аурулар оларға байланысты деп есептеледі.

Тарих

1890 жылы Эмиль Беринг пен Китасато Шибасабуро сарысу терапиясы туралы алғашқы мақалаларын жариялады. Беринг осы техниканы алғаш рет қолданған, сынап шаңшықтарын сарысу өндіру үшін пайдаланған. Дифтерия бактериясымен ауырған адамдар қайтадан жұқпайды деген байқауынан, организм антитоксинді үнемі өндіретінін анықтады, ол инфекциядан аман қалғандарды сол қоздырғышпен қайта жұқтырудан сақтайды. Адамдарды қорғау үшін жеткілікті сарысу алу үшін Берингке ірі жануарларды иммундау қажет болды, себебі гвинея шошқалары өндіретін антисером мөлшері жеткіліксіз еді. Жылқы сарысу өндіруге ең қолайлы болып шықты, өйткені басқа ірі жануарлардың сарысуы жеткілікті концентрацияланған емес, ал жылқы адамға жұқтыратын ауруларды таратпайды деп есептелді. Бірінші дүниежүзілік соғысқа байланысты әскери мақсаттар үшін көптеген жылқылар қажет болды. Берингке сарысу өндірісіне жеткілікті неміс жылқысын табу қиын болды. Ол жылқыны Шығыс Еуропа елдерінен, көбінесе Венгрия мен Польшадан алуды жөн көрді. Берингтің қаржылық мүмкіндігі шектеулі болғандықтан, ол таңдаған жылқылардың көпшілігі сойылатын болды, бірақ жануардың басқаларға пайдалы болуы сарысу өндірісіне әсер етпеді. Сарысуға арналған жылқылар тыныш, әдепті және дені сау болды. Жасы, тұқымы, бойы және түсі маңызды емес еді. Жылқылар Польшадан немесе Венгриядан Германияның батыс-орталық бөлігіндегі Марбург қаласындағы Беринг мекемесіне тасымалданды. Көптеген жылқылар теміржолмен тасымалданды және басқа жүктер сияқты қарастырылды. Шекарадан өту кезінде жылқылар ауа райына тәуелді болды. Марбургке келгеннен кейін жылқылар карантинде үш-төрт апта бойы сауығып, олар туралы мәліметтер тіркелді. Иммунизация үшін олардың денсаулығы мінсіз болуы керек еді, ал карантин мекемесі олардың басқа жылқыларды жұқтыруы мүмкін микробтардан таза екенін қамтамасыз етті. Беринг мекемесінде жылқылар өмір сақтап қалғандар ретінде қарастырылды, сондықтан оларға жақсы қарады. Сарысу өндірісіне пайдаланылған бірнеше жылқыларға есім қойылып, медицинаға, адамдар мен жануарларға қызмет еткені үшін құрмет көрсетілді. XIX ғасырдың соңында Германиядағы әр екінші бала дифтериямен ауыратын, 15 жасқа дейінгі балалардың өлімінің ең көп кездесетін себебі. 1891 жылы Эмиль Беринг дифтериямен ауырған қыздың өмірін тарихта алғаш рет антисеромды инъекция арқылы құтқарды. Сарысуға арналған жылқылар дифтериямен ауырған адамдарды құтқаруға көмектесті. Кейін тетанус, құтыру және жылан уын емдеу әдістері дамыды, дифтерия және басқа микробтық ауруларға қарсы профилактикалық вакцинация басталды. 1901 жылы Беринг дифтерияны зерттеу жөніндегі еңбегі үшін медицина саласындағы алғашқы Нобель сыйлығын алды. Сарысу терапиясы жұқпалы ауруларға қарсы кеңінен қолданыла бастады, тіпті 1918 жылғы тұмау пандемиясы кезінде науқастарды емдеу үшін де пайдаланылды. Кейін оның қолданысы полиомиелит, қызылша, пневмококк, гемофильді В гриппі және менингококк сияқты ауруларды емдеуге дейін кеңейтілді. 1920 жылдары Майкл Хайдельбергер мен Освальд Эйвери антиденелердің вирустың немесе бактерияның капсуласына қарсы бағытталған ақуыздар екенін дәлелдеді. 1940 жылдары антибиотиктердің ашылуы бактериялық инфекцияларды антисероммен емдеуге деген қызығушылықты азайтты, бірақ вирустық инфекцияларды емдеуде оның қолданылуы Эдвин Кон ашқан қан плазмасының этанолды фракциялауымен (тазартылған антиденелерді жасауға мүмкіндік берген) жалғасты. Антисерма дифтерия, тетанус, В гепатиті, құтыру, сушилік вирусы, цитомегаловирусы және ботулизм ауруларын алдын алу және/немесе емдеу үшін әзірленді. Алайда, олар кеңінен қолданылған жоқ. 1984 жылы Милштейн мен Кёлер мидальдық моноклоналды антиденелерді В-клеткаларды гибридтом ретінде мәңгілікке қалдыру арқылы жасау әдісін сипаттаған еңбектері үшін Нобель сыйлығын алды. 2003 жылы тағы бір жаңалық болды. Жаңа технология ауыр және жеңіл тізбекті иммуноглобулин гендерін адам В-клеткаларынан көбейтіп, экспрессия векторларына клондостыруға мүмкіндік берді. 2008 жылы бұл әдіс клеткаларды сұрыптау және клондау қабілетімен жетілдірілді, бұл көбірек адам моноклоналық антиденелерін табуға әкелді. 1996 жылы FDA жоғары тәуекелге ұшыраған жаңа туған нәрестелерге респираторлық синцитиалдық вирусты (RSV) тежеу үшін поликлоналдық антиденелік препарат RSV IGIV (Respigam) қолдануды мақұлдады. Бұл клиникалық сынақ нәтижесінде нәрестелердің ауруханаға түсуі 41%-ға, ал ауруханада болу мерзімі 53%-ға төмендегені анықталды. Екі жылдан кейін өнімге деген сұраныс плазма көлемінен асып түсті, соның салдарынан бірінші рет гуманизацияланған моноклоналды антидене Synagis мақұлданып, оның орнына қолданыла бастады. Моноклоналды антиденелердің сапасының өзгеруі азайды, қан арқылы берілетін аурулардың тәуекелі төмендеді және тиімділігі артты, сондықтан олар сарысудың қолданылу аясын кеңейтті және аутоиммундық ауруларды емдеуге жол ашты. Соңғы 30 жылда созылмалы және аутоиммундық ауруларды (мысалы, қатерлі ісік, колит) емдеу әдістері өзгерді, 30 препарат – олардың 28-і созылмалы жағдайларға арналған – моноклоналды антиденелер негізінде мақұлданып, қолданысқа енгізілді. Моноклоналды антиденелер қазірде вакциналарсыз вирусқа қарсы күресу үшін, мысалы, ВИЧ, SARS және MERS вирустарын емдеу үшін зерттелуде.

In 1890, Emil Behring and Kitasato Shibasaburō published their first paper on serum therapy. Behring had pioneered the technique, using guinea pigs to produce serum. Based on his observation that people who survived infection with the diphtheria bacterium never became infected again, he discovered that the body continually produces an antitoxin, which prevents survivors of infections from being infected again with the same agent. It was necessary for Behring to immunize larger animals in order to produce enough serum to protect humans, because the amount of antiserum produced by guinea pigs was too little to be practical. Horses proved to be the best serum producer, as the serum of other large animals is not concentrated enough, and horses were not believed to carry any diseases that could be transferred to humans. Due to the First World War, a large number of horses were needed for military purposes. It was difficult for Behring to find enough German horses for his serum facility. He chose to obtain horses from Eastern European countries, mostly Hungary and Poland. Because of Behring's limited financial resources, most horses he selected had been intended for slaughter; however, the usefulness of the animal to others had no influence on the production of serum. Serum horses were calm, well mannered, and in good health. Age, breed, height, and color were irrelevant. Horses were transported from Poland or Hungary to the Behring facilities in Marburg, in the west central part of Germany. Most of the horses were transported by rail and treated like any other freight load. During the interminable border crossing, horses were left at the mercy of the weather. Once the horses arrived in Marburg, they had three to four weeks to recover in a quarantine facility, where data on them was recorded. They had to be in perfect medical condition for the immunization, and the quarantine facility ensured that they were free of microbes which could infect the other horses. In the Behring facilities, the horses were viewed as life savers; therefore, they were well treated. A few of the individual horses used for serum production were named, and celebrated for their service to medicine, both human and non human. At the end of the 19th century, every second child in Germany was infected with diphtheria, the most frequent cause of death in children up to 15 years. In 1891 Emil Behring saved the life of a young girl with diphtheria by injecting antiserum for the first time in history. Serum horses proved to be saviors of diphtheria infected people. Subsequently, treatment of tetanus, rabies, and snake venom developed, and proactive protective vaccination against diphtheria and other microbial diseases began. In 1901, Behring won the first Nobel Prize in Medicine for his work in the study of diphtheria. Serum therapy became increasingly prevalent for infectious diseases, and was even used to treat patients during the influenza pandemic in 1918. Its uses were then quickly expanded to also treat diseases such as polio, measles, pneumococcus, Haemophilus influenza B, and meningococcus. In the 1920s, Michael Heidelberger and Oswald Avery proved that antibodies were proteins that targeted the capsule of the virus or bacteria. The discovery of antibiotics in the 1940s diminished interest in treating bacterial infections with antiserum, but its use for viral infections continued with the development of ethanol fractionation of blood plasma (which allowed for purified antibodies), discovered by Edwin Cohn. Antisera were developed to prevent and/or treat diphtheria, tetanus, Hepatitis B, rabies, varicella zoster virus, cytomegalovirus, and botulinum. However, these were not widely used. In 1984, Milstein and Köhler won a Nobel Prize for their paper that described their method for making murine monoclonal antibodies by immortalizing B cells as hybridomas. Another breakthrough occurred in 2003. A new technology allowed for heavy and light chain immunoglobulin genes to be amplified from human B cells and cloned into expression vectors. In 2008, this method was refined with a greater ability to sort cells and clone, which led to the discovery of more human monoclonal antibodies. In 1996, the FDA approved the use of RSV IGIV (Respigam), a polyclonal antibody drug to inhibit respiratory syncytial virus (RSV) for high risk newborns. This was considered a breakthrough, as the clinical trial was proven to reduce infant hospitalizations by 41% and length of hospital stays by 53%. After two years the product demand began to exceed the supply of plasma and Synagis, the first humanized monoclonal antibody was approved in its place. Monoclonal antibodies became advantageous due to their decreased variability in quality, a decreased risk of bloodborne diseases, and increased potency. This enabled a large expansion of the usages of antiserum and opened the door for the treatment of autoimmune diseases. The past 30 years have seen the transformation of how chronic and autoimmune diseases (e. g. cancer, ulcerative colitis) are treated, with 30 drugs—28 of which for chronic conditions—with monoclonal antibodies being approved. Monoclonal antibodies are currently being researched to treat viral diseases without vaccines, such as HIV, SARS, and MERS.

Қалай жұмыс істейді

Антисеромдағы антиденелер инфекциялық агентті немесе антигенді байланыстырады. Иммундық жүйе антиденелерге байланысқан шетелдік заттарды таниды және күштірек иммундық жауапты тудырады. Антисеромді қолдану, иммундық жүйе стимуляцияланбаған күйде одан қашуға қабілетті, бірақ стимуляцияланған иммундық жүйеден қашуға жеткілікті күшті емес патогендерге қарсы ерекше тиімді. Агентке қарсы антиденелердің болуы, алғашқы аман қалған адамның иммундық жүйесінің патогенге қарсы затты немесе патогенді тасымалдайтын, бірақ оның әсерін сезінбейтін жануар түрін кездейсоқ тапқандығына байланысты. Антисеромның қосымша қоры бастапқы донордан немесе патогенмен зарарданған және бұрыннан бар антисеромның бір бөлігімен емделген донор организмнен алынуы мүмкін. Жылан уының сұйылтылған нұсқасы, жылан уына қарсы пассивті иммунитет беру үшін антисером ретінде жиі қолданылады. Патогенмен зарарланған жылқыларға дозаны арттыра отырып үш рет вакцина салынды. Емдеу ұзақтығы жылқының денсаулығына байланысты әр түрлі болды. Әдетте, жылқыларға соңғы вакцинадан кейін қанда сарысу пайда болуына бірнеше апта қажет болды. Олар осы иммундау кезінде жылқылардың иммундық жүйесін күшейтуге бар күштерін салғанмен, жылқылардың көпшілігі аштық сезімі, қызба және нашар жағдайларда шок пен тыныс алу қиындығын бастан өткерді. Жылқыларға вакцина салудың ең жоғары тәуекелі – жылан уына қарсы антисером өндірісі. Жылқыға жыланның барлық түрлерінің уы бір уақытта егілді, себебі адамды қай жыланның шаққандығын әрқашан анықтау мүмкін болмады. Сондықтан сарысу адамды барлық жылан түрлерінің уына қарсы иммундау керек болды. Жылқылардың қан жасушаларында антитоксиндердің ең көп мөлшерде өндірілетін уақытын анықтау үшін жылқылардан жиі қан сынақтары алынды. Антиденелердің ең көп мөлшері өндірілген кезде, жылқының қан көлемінің оннан бір бөлігі – бес литр қан канюла арқылы алынды. Қан шыны ыдысқа жиналып, Беринг зертханасына жеткізілді. Қызыл қан жасушалары бар ролевка түзілімінің үстінде сарысу көрінді. Сарысудың түсі сүттің ақ түсінен қоңырға дейін өзгерді. Сарысудың концентрациясы мен стерильдігі мұқият тексерілді және сарысу көп рет сүзгіленді. Адамдарға қолдану үшін сарысудағы белок мөлшері азайтылды. Қан алудан кейін жылқылар үш-төрт апта демалды және қан жоғалтуды толықтыру үшін қосымша тамақ алды. Осы кезеңде жылқылар әсіресе әлсіз және аурулар мен инфекцияларға осал болды. Бірнеше жыл ішінде тәжірибе мен жылқыларды бақылау арқылы қан сынағының ролевка түзілімі жануардың денесіне қайта енгізілді. Бұл процедура плазмаферез деп аталады.

Antibodies in the antiserum bind the infectious agent or antigen. The immune system then recognizes foreign agents bound to antibodies and triggers a more robust immune response. The use of antiserum is particularly effective against pathogens which are capable of evading the immune system in their unstimulated state but are not robust enough to evade the stimulated immune system. The existence of antibodies to the agent depends on an initial survivor whose immune system, by chance, discovered a counteragent to the pathogen or a host species which carries the pathogen but does not experience its effects. Further stocks of antiserum can then be produced from the initial donor or from a donor organism that is inoculated with the pathogen and cured by some stock of pre existing antiserum. Diluted snake venom is often used as an antiserum to give passive immunity to snake venom itself. Horses that were infected by a pathogen were vaccinated thrice in increasing sizes of the dose. The time between each vaccination varied from each horse and its health condition. Normally the horses needed a few weeks to produce the serum in the blood after the last vaccination. Even though they tried to empower the immune system of the horses during this immunization with painstaking care, most of the horses experienced appetite loss, fever, and in worse cases shock and dyspnea. The highest immunization risk for horses was the production of antiserum for snake venom. The horse was immunized with all types of snake poison at the same time because it was not always possible to know by which snake species a person had been bitten. Therefore, the serum had to immunize the subject against the venom of every snake species. In order to find the moment when most antitoxins in the blood cells of the horses is produced, frequent blood samples were taken from the horses. At the point when the highest amount of antibodies were produced, five liters of blood, a tenth of the blood volume of a horse, were taken through a cannula. The blood was collected in a glass cylinder and brought to the laboratory in the Behring facilities. Above the rouleaux formation which contained the red blood cells, the serum was visible. The color of the serum varied from milky to brown. Concentration and sterility of the serum were checked carefully, and the serum was filtered many times. Protein content was decreased in order to use the serum for humans. After the blood sampling, the horses could rest for three to four weeks and received extra food to recover the blood loss. In this period the horses were especially weak and prone to disease and infection. Within a few years, with experience and observation of the horses, a rouleaux formation of the blood sample was placed back into the animal's body. This procedure is called plasmapheresis.