Введение
Определение места связывания антитела с его целевым антигеном
В иммунологии, картирование эпитопов – это процесс экспериментального определения места связывания, или эпитопа, антитела с его целевым антигеном (обычно, с белком). Идентификация и характеристика мест связывания антител способствуют открытию и разработке новых терапевтических средств, вакцин и диагностических инструментов. Характеризация эпитопов также может помочь прояснить механизм связывания антитела и усилить защиту интеллектуальной собственности (патента). Экспериментальные данные по картированию эпитопов могут быть использованы в надежных алгоритмах для облегчения in silico прогнозирования B-клеточных эпитопов на основе последовательности и/или структурных данных. Эпитопы обычно делятся на два класса: линейные и конформационные/дискретные. Линейные эпитопы формируются непрерывной последовательностью аминокислот в белке. Конформационные эпитопы формируются аминокислотами, которые находятся близко друг к другу в трехмерной структуре белка, но удалены друг от друга в аминокислотной последовательности. Следует отметить, что конформационные эпитопы могут включать некоторые линейные фрагменты. Исследования картирования B-клеточных эпитопов показывают, что большинство взаимодействий между антигенами и антителами, особенно аутоантителами и защитными антителами (например, в вакцинах), основаны на связывании с дискретными эпитопами.
Важность для характеристики антител
Предоставляя информацию о механизме действия, картирование эпитопов является важнейшим компонентом в разработке терапевтических моноклональных антител (mAb). Картирование эпитопов может показать, как mAb оказывает свои функциональные эффекты, например, блокируя связывание лиганда или удерживая белок в нефункциональном состоянии. Многие терапевтические mAb нацелены на конформационные эпитопы, которые присутствуют только тогда, когда белок находится в своем нативном (правильно свернутом) состоянии, что может затруднить картирование эпитопов. Картирование эпитопов было крайне важно для разработки вакцин против распространенных или смертельных вирусных патогенов, таких как вирусы чикунгуньи, денге, Эбола и Зика, путем определения антигенных элементов (эпитопов), которые обеспечивают длительный иммунизационный эффект. Многосубъединичные белки (например, ионные каналы) также являются ключевыми мишенями при разработке лекарственных препаратов. Картирование эпитопов на этих мишенях может быть сложным из-за трудностей в экспрессии и очистке этих сложных белков. Мембранные белки часто имеют короткие антигенные области (эпитопы), которые правильно сворачиваются только в контексте липидного бислоя. В результате, эпитопы mAb на этих мембранных белках часто являются конформационными и, следовательно, их сложнее картировать. Способность различать антитела особенно важна при патентовании антител против хорошо валидированных терапевтических мишеней (например, PD1 и CD20), которые могут быть объектом разработки несколькими конкурирующими антителами. Помимо подтверждения патентоспособности антител, данные картирования эпитопов использовались для поддержки широких патентных заявок на антитела, поданных в Управление по патентам и товарным знакам США.