Введение
Антитела, полученные от нечеловеческих видов и сделанные почти идентичными человеческим.
Humanized antibodies are antibodies from non human species whose protein sequences have been modified to increase their similarity to antibody variants produced naturally in humans. The process of "humanization" is usually applied to monoclonal antibodies developed for administration to humans (for example, antibodies developed as anti cancer drugs). Humanization can be necessary when the process of developing a specific antibody involves generation in a non human immune system (such as that in mice). The protein sequences of antibodies produced in this way are partially distinct from homologous antibodies occurring naturally in humans, and are therefore potentially immunogenic when administered to human patients (see also Human anti mouse antibody). The International Nonproprietary Names of humanized antibodies end in zumab, as in omalizumab (see Nomenclature of monoclonal antibodies). Humanized antibodies are distinct from chimeric antibodies. The latter also have their protein sequences made more similar to human antibodies, but carry a larger stretch of non human protein. There are other ways to develop monoclonal antibodies. This list covers many of the monoclonals developed for use in humans.
Гуманизированные антитела – это антитела нечеловеческого происхождения, последовательность аминокислот которых была модифицирована для повышения сходства с антителами, естественным образом вырабатываемыми у человека. Процесс "гуманизации" обычно применяется к моноклональным антителам, разработанным для введения людям (например, антителам, разработанным в качестве противораковых препаратов). Гуманизация может быть необходима, когда процесс разработки конкретного антитела включает его получение в иммунной системе нечеловеческого организма (например, мыши). Последовательности аминокислот антител, полученных таким образом, частично отличаются от гомологичных антител, встречающихся естественным образом у человека, и поэтому потенциально могут вызывать иммунный ответ при введении пациентам (см. также антитела человека против мышиных антител). Международные непатентованные наименования гуманизированных антител заканчиваются на "-зумаб", например, омализумаб (см. Номенклатура моноклональных антител). Гуманизированные антитела отличаются от химерных антител. Последние также имеют последовательности аминокислот, более похожие на человеческие антитела, но содержат больший фрагмент нечеловеческого белка. Существуют и другие способы разработки моноклональных антител. В этом списке представлены многие моноклональные препараты, разработанные для применения у людей.
Humanized antibodies are antibodies from non human species whose protein sequences have been modified to increase their similarity to antibody variants produced naturally in humans. The process of "humanization" is usually applied to monoclonal antibodies developed for administration to humans (for example, antibodies developed as anti cancer drugs). Humanization can be necessary when the process of developing a specific antibody involves generation in a non human immune system (such as that in mice). The protein sequences of antibodies produced in this way are partially distinct from homologous antibodies occurring naturally in humans, and are therefore potentially immunogenic when administered to human patients (see also Human anti mouse antibody). The International Nonproprietary Names of humanized antibodies end in zumab, as in omalizumab (see Nomenclature of monoclonal antibodies). Humanized antibodies are distinct from chimeric antibodies. The latter also have their protein sequences made more similar to human antibodies, but carry a larger stretch of non human protein. There are other ways to develop monoclonal antibodies. This list covers many of the monoclonals developed for use in humans.
Использование рекомбинантной ДНК в процессе гуманизации
Процесс гуманизации основан на том, что производство моноклональных антител может быть осуществлено с использованием рекомбинантной ДНК для создания конструкций, способных к экспрессии в культуре клеток млекопитающих. То есть, гены, кодирующие антитела, изолируются и клонируются в клетки, которые можно выращивать в биореакторе, что позволяет собирать антитела, произведенные на основе ДНК клонированных генов, в больших количествах. Этап с использованием рекомбинантной ДНК предоставляет удобную точку для внесения изменений в аминокислотную последовательность экспрессируемого антитела. Следовательно, все изменения в структуре антитела, достигаемые в процессе гуманизации, осуществляются методами на уровне ДНК. Не все способы получения антител для терапии человека требуют гуманизации (например, фаговый дисплей), но практически все они основаны на технологиях, позволяющих аналогичным образом "вставлять" или "заменять" фрагменты молекулы антитела.
Различие от "химерных антител"
Гуманизация обычно рассматривается как нечто отличное от создания химерных антител, полученных из мышиных. Таким образом, хотя создание химерного антитела обычно проводится для получения антитела, более похожего на человеческое (путем замены постоянной области мышиного антитела на человеческую), простые химеры такого типа обычно не называют гуманизированными. Скорее, аминокислотная последовательность гуманизированного антитела по существу идентична последовательности человеческого варианта, несмотря на нечеловеческое происхождение некоторых его сегментов, определяющих комплементарность (CDR), ответственных за способность антитела связываться с целевым антигеном. Названия химерных антител содержат суффикс "xi". Примеры химерных антител, одобренных для терапии человека, включают абциксимаб (ReoPro), базиликсимаб (Simulect), цетуксимаб (Erbitux), инфликсимаб (Remicade) и ритуксимаб (MabThera). В настоящее время также есть несколько химерных антител, находящихся в клинических испытаниях (например, бавитуксимаб, см. сортируемый список для получения дополнительных примеров).
Гуманизация через химерный промежуток
Процесс гуманизации может также включать создание химеры мыши и человека в качестве начального этапа. В этом случае вариабельный участок мыши соединяется со постоянным участком человека. Затем химеру можно дополнительно гуманизировать, избирательно изменяя последовательность аминокислот в вариабельном участке молекулы. Процесс изменения должен быть "избирательным", чтобы сохранить специфичность, ради которой антитело было первоначально разработано. То есть, поскольку CDR-фрагменты вариабельного участка необходимы для способности антитела связываться с целевой мишенью, аминокислоты в этих фрагментах нельзя изменять без риска подорвать цель разработки. Помимо CDR-сегментов, участки вариабельных областей, отличающиеся от человеческих, могут быть скорректированы путем замены соответствующих отдельных аминокислот. Это достигается на уровне ДНК посредством мутагенеза. Наименования гуманизированных химер включают в себя основу для обоих обозначений (xi + zu). Отеликсизумаб – пример гуманизированной химеры, находящейся в настоящее время на клинических испытаниях для лечения ревматоидного артрита и сахарного диабета.
Гуманизация путем введения соответствующих CDR в "скафолд" человеческих антител
Можно получить гуманизированное антитело без создания химерного промежуточного продукта. "Прямое" создание гуманизированного антитела может быть осуществлено путем вставки соответствующих кодирующих сегментов CDR (так называемый "донор", ответственный за желаемые свойства связывания) в "каркас" человеческого антитела (так называемый "акцептор"). Как обсуждалось выше, это достигается методами рекомбинантной ДНК с использованием подходящего вектора. В рамках данной стратегии может также использоваться синтез линейных фрагментов ДНК на основе анализа последовательностей CDR. Процесс требует программного обеспечения для компьютерного моделирования, чтобы определить, какие аминокислоты антитела можно заменить с мышиной последовательности на человеческую, не нарушая конформацию антигенсвязывающего центра. В Соединенных Штатах это программное обеспечение было разработано, запатентовано и продемонстрировано компанией Protein Design Labs, Inc. в Маунтин-Вью, Калифорния, в 1980-х и 1990-х годах. Алемутузумаб является ранним примером антитела, гуманизация которого не включала химерный промежуточный продукт. В этом случае моноклональное антитело под названием "Campath 1" было разработано для связывания с CD52 с использованием мышиной системы. Гипервариабельные петли Campath 1 (содержащие его CDR и, следовательно, определяющие его способность связывать CD52) были затем извлечены и вставлены в каркас человеческого антитела и в настоящее время проходит клинические испытания для лечения различных заболеваний, включая рассеянный склероз.
Получение из источников, отличных от мышей
Существуют технологии, которые полностью исключают использование мышей или других нечеловеческих млекопитающих в процессе разработки антител для терапии человека. Примеры таких систем включают различные методы дисплея (прежде всего, дисплей фагов), а также методы, использующие повышенный уровень В-клеток, наблюдаемый при человеческом иммунном ответе.
Методы отображения
Они используют селективные принципы производства специфических антител, но используют микроорганизмы (как в фаговом дисплее) или даже клеточные экстракты, свободные от клеток (как в рибосомном дисплее). Эти системы основаны на создании "библиотек" генов антител, которые могут быть полностью получены из человеческой РНК, выделенной из периферической крови. Непосредственными продуктами этих систем являются фрагменты антител, как правило, Fab или scFv. Это означает, что, хотя фрагменты антител, созданные с использованием методов дисплея, имеют полностью человеческую последовательность, они не являются полноценными антителами. Поэтому для включения и экспрессии полученных аффинностей в полноценном антителе используются процессы, по сути идентичные гуманизации. Адалимумаб (Humira) – пример антитела, одобренного для терапии человека, созданного с помощью фагового дисплея.
Антитела от пациентов или получателей вакцины
Возможно использовать реакцию человеческого иммунитета для разработки моноклональных антител. По сути, иммунный ответ человека функционирует аналогично таковому у мышей или других млекопитающих. Следовательно, люди, столкнувшиеся с вызовом для своей иммунной системы, например, при инфекционном заболевании, раке или вакцинации, могут служить потенциальным источником моноклональных антител, направленных против этого вызова. Этот подход представляется особенно перспективным для создания противовирусной терапии, основанной на принципах пассивного иммунитета. Различные варианты этого подхода были продемонстрированы на практике, и некоторые из них внедряются в коммерческую разработку.