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.

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.