Введение
Способность инородного вещества вызывать иммунный ответ. Иммуногенность – это способность инородного вещества, такого как антиген, вызывать иммунный ответ в организме человека или другого животного. Она может быть желательной или нежелательной: желательная иммуногенность обычно связана с вакцинами, где введение антигена (вакцины) вызывает иммунный ответ против патогена, защищая организм от повторного воздействия. Иммуногенность является ключевым аспектом разработки вакцин. Нежелательная иммуногенность – это иммунный ответ организма на терапевтический антиген. Эта реакция приводит к образованию антилекарственных антител (АДА), которые инактивируют терапевтический эффект лечения и потенциально вызывают нежелательные побочные эффекты. Одной из задач в биотерапии является прогнозирование иммуногенного потенциала новых белковых терапевтических средств. Например, данные об иммуногенности, полученные в странах с высоким уровнем дохода, не всегда применимы к странам с низким и средним уровнем дохода. Другая проблема заключается в том, как изменяется иммуногенность вакцин с возрастом. Поэтому, как указано Всемирной организацией здравоохранения, иммуногенность следует изучать в целевой популяции, поскольку тестирование на животных и модели in vitro не могут точно предсказать иммунный ответ у людей. Антигенность – это способность химической структуры (антигена или гаптена) специфически связываться с группой определенных продуктов, обладающих адаптивным иммунитетом: Т-клеточными рецепторами или антителами (также известными как В-клеточные рецепторы). В прошлом термин «антигенность» чаще использовался для обозначения того, что сейчас известно как «иммуногенность», и эти два термина до сих пор часто используются как взаимозаменяемые. Однако, в строгом смысле, иммуногенность относится к способности антигена индуцировать адаптивный иммунный ответ. Таким образом, антиген может специфически связываться с Т- или В-клеточным рецептором, но не вызывать адаптивный иммунный ответ. Если антиген вызывает ответ, он является «иммуногенным антигеном», который называется иммуногеном.
Immunogenicity is the ability of a foreign substance, such as an antigen, to provoke an immune response in the body of a human or other animal. It may be wanted or unwanted:
Wanted immunogenicity typically relates to vaccines, where the injection of an antigen (the vaccine) provokes an immune response against the pathogen, protecting the organism from future exposure. Immunogenicity is a central aspect of vaccine development. Unwanted immunogenicity is an immune response by an organism against a therapeutic antigen. This reaction leads to production of anti drug antibodies (ADAs), inactivating the therapeutic effects of the treatment and potentially inducing adverse effects. A challenge in biotherapy is predicting the immunogenic potential of novel protein therapeutics. For example, immunogenicity data from high income countries are not always transferable to low income and middle income countries. Another challenge is considering how the immunogenicity of vaccines changes with age. Therefore, as stated by the World Health Organization, immunogenicity should be investigated in a target population since animal testing and in vitro models cannot precisely predict immune response in humans. Antigenicity is the capacity of a chemical structure (either an antigen or hapten) to bind specifically with a group of certain products that have adaptive immunity: T cell receptors or antibodies (a. k. a. B cell receptors). Antigenicity was more commonly used in the past to refer to what is now known as immunogenicity, and the two terms are still often used interchangeably. However, strictly speaking, immunogenicity refers to the ability of an antigen to induce an adaptive immune response. Thus an antigen might bind specifically to a T or B cell receptor, but not induce an adaptive immune response. If the antigen does induce a response, it is an 'immunogenic antigen', which is referred to as an immunogen.
Антигенная иммуногенная активность
Многие липиды и нуклеиновые кислоты представляют собой относительно небольшие молекулы и/или обладают неиммуногенными свойствами. Следовательно, для повышения иммуногенной активности им может потребоваться конъюгация с эпитопом, например, с белком или полисахаридом, чтобы они могли вызывать иммунный ответ. Белки и некоторые полисахариды обладают иммуногенными свойствами, что позволяет им индуцировать гуморальный иммунный ответ. Белки и некоторые липиды/гликолипиды могут служить иммуногенами для клеточного иммунитета. Белки значительно более иммуногенны, чем полисахариды.
Эпитопы Т-клеток
Содержание Т-клеточных эпитопов является одним из факторов, определяющих антигенность. Аналогично, Т-клеточные эпитопы могут вызывать нежелательную иммуногенность, включая развитие антител к лекарственному препарату (ADA). Ключевым детерминантом иммуногенности Т-клеточных эпитопов является прочность связывания этих эпитопов с молекулами главного комплекса гистосовместимости (MHC или HLA). Эпитопы с более высокой аффинностью связывания с большей вероятностью будут представлены на поверхности клетки. Поскольку Т-клеточный рецептор Т-клетки распознает специфический эпитоп, только определенные Т-клетки способны реагировать на определенный пептид, связанный с MHC на поверхности клетки. При введении протеинных лекарственных препаратов (например, ферментов, моноклональных антител, белков заместительной терапии) или вакцин, клетки, представляющие антиген (АПК), такие как В-клетки или дендритные клетки, будут представлять эти вещества в виде пептидов, которые могут быть распознаны Т-клетками. Это может привести к нежелательной иммуногенности, включая ADA и аутоиммунные заболевания, такие как аутоиммунная тромбоцитопения (ИТП) после воздействия рекомбинантного тромбопоэтина и чистая аплазия эритроцитарного ряда, которая была связана с определенной лекарственной формой эритропоэтина (Eprex). В результате высокая иммуногенность ограничивала эффективность и сопровождалась тяжелыми реакциями на инфузию. Хотя точный механизм неясен, предполагается, что моноклональные антитела вызывают инфузионные реакции, индуцируя взаимодействия антиген-антитело, такие как повышенное образование антител иммуноглобулина E (IgE), которые могут связываться с тучными клетками и последующей дегрануляцией, вызывая аллергические симптомы, а также высвобождение дополнительных цитокинов. Несколько инноваций в области генной инженерии привели к снижению иммуногенности (также известной как деиммунизация) моноклональных антител. Генная инженерия привела к созданию гуманизированных и химерных антител путем замены мышиных постоянных и дополнительных областей цепей иммуноглобулина на человеческие аналоги. Хотя это снизило иногда выраженную иммуногенность, связанную с мышиными моноклональными антителами, надежды на то, что все полностью человеческие моноклональные антитела не будут обладать нежелательными иммуногенными свойствами, не оправдались.
В силико-скринге
Содержание Т-клеточных эпитопов, являющееся одним из факторов, способствующих риску иммуногенности, теперь можно относительно точно измерять с помощью инструментов in silico. Иммуноинформатические алгоритмы для идентификации Т-клеточных эпитопов в настоящее время используются для отнесения белковых терапевтических средств к категориям повышенного и низкого риска. Эти категории используются для оценки и анализа вероятности возникновения нежелательной иммуногенности при применении иммунотерапии или вакцины. Один из подходов заключается в разделении последовательностей белков на перекрывающиеся нонамерные (то есть, состоящие из 9 аминокислот) пептидные фрагменты, каждый из которых затем оценивается на потенциал связывания с каждой из шести распространенных аллелей HLA I класса, охватывающих генетический фон большинства людей во всем мире. Путем расчета плотности фрагментов с высоким баллом внутри белка можно оценить общую "оценку иммуногенности" белка. Кроме того, можно выявить подрегионы с плотно упакованными фрагментами с высоким баллом, или "кластеры" потенциальной иммуногенности, рассчитать баллы для этих кластеров и составить их. Используя этот подход, можно прогнозировать клиническую иммуногенность нового белкового терапевтического средства. В результате, ряд биотехнологических компаний внедрили анализ иммуногенности in silico в свои доклинические процессы при разработке новых белковых препаратов.