Wśród przeciwciał stosowanych w terapii możemy wyróżnić przeciwciała pochodzenia zwierzęcego (chimeryczne bądź humanizowane) oraz molekuły ludzkie. Typ przeciwciała determinowany jest jego sposobem otrzymania.

Klasyczne podejście wytwarzania przeciwciał opiera się na immunizacji zwierzęcia antygenem i izolacji specyficznych przeciwciał z krwi gospodarza.  Tak otrzymane przeciwciała są następnie upodobniane do ludzkich immunoglobulin.  Mimo zaawansowanych technik inżynierii białka bioterapeutyki wywodzące się ze zwierzęcego organizmu powodują szereg działań niepożądanych, które wynikają z ich immunogenności.

Alternatywnym sposobem otrzymywania przeciwciał jest wykorzystanie techniki prezentacji na fagu (ang. Phage Display). Miliony wariantów przeciwciał, tzw. biblioteki fagowe, są selekcjonowane względem wybranego antygenu.  Biblioteki oparte są na ludzkich sekwencjach przeciwciał, tak więc wyizolowane warianty nie muszą być poddawane żadnym modyfikacjom.

Cały proces selekcji odpowiedniego przeciwciała oparty jest na najmniejszym funkcjonalnym fragmencie przeciwciała odpowiedzialnym za oddziaływania z antygenem – fragmencie scFv (ang. single chain Fragment variable). Jest to 25 kDa białko zbudowane z fragmentów zmiennych łańcucha lekkiego i ciężkiego. Za oddziaływanie z antygenem odpowiedzialne są hiperzmienne regiony : pętle  -CDR1, CDR2 i CDR3. Z wykorzystaniem technik biologii molekularnej w pętle te wprowadza się losowe mutacje aminokwasowe, generując pulę wariantów przeciwciał o różnych sekwencjach prezentowanych na powierzchni faga, wspomnianą wcześniej bibliotekę fagową. Taki zbiór różnorodnych przeciwciał może być wielokrotnie przeszukiwany wobec zadanych celów molekularnych (antygenów). Typowy proces selekcji trwa kilka tygodni skutkując otrzymaniem fragmentu przeciwciała specyficznie wiążącego antygen w zakresie nM stałych dysocjacji. Taka molekuła jest następnie osadzana na rusztowaniu pełnego ludzkiego przeciwciała i często koniugowana z cytostatykiem, aby umożliwić wykorzystanie terapeutyczne.

Za pomocą Phage Display można również ulepszyć parametry oddziaływania przeciwciała z antygenem stosując technikę zwaną ‘ dojrzewaniem powinowactwa’. Naśladuje ona naturalnie zachodzący proces wytwarzania przeciwciał (przez komórki B) o coraz większym powinowactwie do antygenu. W laboratorium poprzez konstrukcję bibliotek II generacji można uzyskać podobny efekt, otrzymując na bazie wyizolowanego przeciwciała warianty o zwiększonej sile oddziaływania z antygenem.  Jest to procedura stosunkowa nieskomplikowana, realizowana w czasie 2-3 tygodni.

Technologię Phage Display z powodzeniem wykorzystuje wiele firm farmaceutycznych poszukujących leków biologicznych. Obecnie na rynku dostępne są dwa ludzkie przeciwciała terapeutyczne otrzymane z wykorzystaniem Phage Display: Humira (adalimumab) – najbardziej dochodowy bioterapeutyk w latach 2010 i 2011 w USA i Benlysta (belimumab).  W trakcie badań klinicznych znajdują się kolejne 23 przeciwciała otrzymane z bibliotek fagowych. Potwierdza to słuszność i skuteczność wykorzystania techniki prezentacji na fagu do otrzymywania wysoce specyficznych ludzkich przeciwciał o potencjale terapeutycznym.

Mimo skuteczności techniki, ze względu na skomplikowanie procesu, komercyjna usługa Phage Display oferowana jest tylko przez kilka firm. Wobec dostarczonego przez klienta białka (lub innego antygenu) przeprowadzane są selekcje, tak by uzyskać przeciwciało specyficznie oddziałujące z wybranym celem molekularnym. Otrzymane warianty charakteryzuje zdefiniowana sekwencja aminokwasowa i profil oddziaływania (K_D, k_on, k_off). Tak otrzymane przeciwciała można wykorzystywać zarówno do celów badawczych (jako narzędzie), do opracowania testów diagnostycznych, jak i rozwijać w kierunku terapeutyku.

Od niedawna serwis selekcjonowania przeciwciał z wykorzystaniem Phage Display w swojej ofercie  posiada firma Pure Biologics (www.PureBiologics.com). Oferowana usługa ‘PureSelect’ zapewnia specyficzne ludzkie przeciwciała w czasie 8 tygodni od dostarczenia niewielkiej ilości antygenu. Na polskim rynku usług biotechnologicznych jest to niewątpliwe nowość, a przedstawiciele spółki Pure Biologics mają nadzieję na spore zainteresowanie zarówno ze strony sektora akademickiego jak i firm biotechnologicznych.

red. Tomasz Sznerch