Zymeworks: сила биспецифических моноклональных антител. Биспецифические антитела


Биспецифические антитела • СЛИПАПС

Достижения технологии генетической модификации (изрядно замыленной маркетологами от пищевой промышленности) позволили нам создавать биологические лекарства, которых в природе не может быть по определению.

Те, кто интересуется медициной, скорее всего знают о набирающем обороте относительно новом классе диагностических и терапевтических моноклональных антител. Это, как правило, очень эффективные лекарства, плотно занявшие нишу «препаратов выбора» лечения пациентов с аутоиммунными и опухолевыми заболеваниями.

Сейчас на рынке США и Европы около 45 моноклональных антител. В 2013 году их продали на 80 миллиардов долларов. Из-за сложной технологии производства эти препараты очень дорогие и не очень доступные для обычных людей.

Те наши сограждане, кто уже осознал эффективность этих генно-модифицированных продуктов, теперь организуют группы в социальных сетях и делятся друг с другом хитростями преодоления отечественных препон системы ВМП (они у нас доступны только по этой программе).

О том, сколько стоит лечение такими препаратами и как их можно добыть из клинических исследований я рассказывал в посте «Биологические препараты. Цена лечения».Но сейчас не об этом. Благодаря генной модификации ученым удалось создать антитела с необычными свойствами.

Вы помните, наверное, что молекула IgG (обычно лекарственные антитела относятся к этому классу иммуноглобулинов, хотя сейчас появляются всякие забавные вариации) имеет 3 структурно-функциональных фрагмента:

  • Два Fab-фрагмента – они отвечают за связь с антигенами.
  • Один Fc-фрагмент – он отвечает за связь с иммунной клеткой, например, фагоцитом

иммуноглобулин G

Главная особенность двух Fab-фрагментов одного антитела – это то, что они специфичны к одному антигену, то есть они абсолютно одинаковые. Так задумано Природой. Но человек обошел это ограничение и создал новый класс антител – биспецифические антитела. У этих антител Fab-фрагменты распознают разные антигены. В природе так не бывает. Такие антитела могут одновременно атаковать два разных антигена на двух разных клетках, например, один антиген на опухолевой клетке, а другой – на Т-лимфоците –

биспецифические антитела

Если в природе таких антител не бывает, то как же их получают?

Классические моноспецифические моноклональные антитела получают методом гибридизации, разработанном еще в 1975 году. По этому методу животное (обычно, мышь) иммунизируют веществом, к которому хотят получить моноклональные антитела, например, мембранным белком опухолевой клетки. После курса иммунизации у животного из селезенки получают В-лимфоциты (эти клетки отвечают за синтез иммуноглобулинов).

Далее В-лимфоциты культивируют вместе с клетками миеломы (злокачественные плазматические клетки). В-лимфоциты и миеломные клетки сливаются и образуют гибридому – бессмертную клетку, способную синтезировать антитела.

слияние клеток

Далее гибридомы тестируют и выбирают только те, которые синтезируют нужные исследователям антитела. Выбранную гибридому изолируют, клонируют и культивируют отдельно.

клоны гибридомы

Клоны гибридомы

Все полученные клетки являются клонами одной гибридомы, поэтому продуцируемые ими антитела называют моноклональными. Их собирают, очищают и используют в медицине.

Но так получают МОНОспецифические антитела, а мы говорили про БИспецифические.

Для получения биспецифических антител метод гибридизации усовершенствовали. Самым ранним способом создания таких антител стала гибрид-гибридизация или квадрома. Сначала создают линию клонов, продуцирующих антитело против одного антигена (клон А), затем создают линию клонов, продуцирующих антитело против другого антигена (клон В).

Гибридомы

Два клона сливают друг с другом, как это происходит при производстве моноклональных антител, и образуется новая клетка – квадрома, содержащая гибридную ДНК.

Гибрид-гибридома

В результате этой гибридизации образуются гены, кодирующие антитела:

  • Моноспецифические против А
  • Моноспецифические против В
  • Биспецифические против А и В

биспецифические антитела

Затем происходит селекция, и отбирается квадрома, продуцирующая биспецифические антитела, и выбранную клетку клонируют.

У этого метода много технологических ограничений, поэтому на сегодняшний день зарегистрировано только два биспецифических антитела – один препарат в Евросоюзе и один в США. Оба используются для иммунотерапии онкологических заболеваний.

Первым стал препарат немецкой компании Fresenius Biotech GmbH – Removab® (Catumaxomab).

Ремоваб

EMEA (European Medicines Agency), европейский аналог FDA, одобрила его в 2009 году для внутрибрюшинного применения у пациентов cо злокачественным асцитом. У Removab® один Fab-фрагмент специфичен к молекуле EpCAM на поверхности опухолевой клетки, а второй к молекуле CD3, расположенной на мембране Т-лимфоцита.

EpCAM – это молекула, которая в норме удерживает эпителиальные клетки в тесном строю. Она соединяет клетки друг с другом и практически недоступна для иммунной системы, так как находится в очень тесном пространстве. Однако, опухолевые клетки, безнаказанно теряющие контакт со здоровыми соседями, «открывают» ее для иммунитета, что превращает EpCAM в хорошую потенциальную мишень.

Ремоваб

Смысл Removab® заключается в том, чтобы связать вместе опухолевую клетку и Т-лимфоцит, «ухватив» их за EpCAM и CD3 соответственно. Помимо этого, Fc-фрагмент антитела связывается с Fc-рецептором макрофага, натурального киллера или дендритной клетки. И получается близкий контакт между тремя клетками.

Такой контакт называется иммунный синапс. Вот так он выглядит в микроскопе (две клетки).

иммунный синапс

В результате, в иммунном синапсе против опухолевой клетки могут подействовать три типа иммунных реакций:

  • Цитолитическая, опосредованная Т-лимфоцитом
  • Антителозависимая цитотоксическая, опосредованная натуральным киллером или фагоцитоз
  • Реакция ко-стимуляции между Т-лимфоцитом и второй иммунной клеткой

Второе антитело – это Blincyto® (Blinatumomab) производства компании Amgen Inc.

Блинцито

FDA зарегистрировало его 3 декабря 2014 года для лечения пациентов с рецидивирующим или рефрактерным острым лимфобластным лейкозом (ОЛЛ). Регистрация была проведена по укороченной схеме (до завершения III фазы) из-за того, что Blincyto® получил статус «препарата прорыва» (breakthrough designation).

Blincyto® связывается одним своим Fab-фрагментом с молекулой CD3 на мембране Т-лимфоцита, а другим – с молекулой CD19 на поверхности лейкемической клетки.

Блинцито

Его особенность – отсутствие Fc-фрагмента. То есть – это соединенные друг с другом два разных Fab-фрагмента. Совсем противоестественная молекула. Однако, он весьма эффективен. Его разработали для пациентов с ОЛЛ, у которых после индукционной химиотерапии остались злокачественные клетки в костном мозге (резидуальные клетки). У таких пациентов высок риск рецидива заболевания, и лечить их дальше нечем.

По самым последним данным у 78% из 116 участников подтверждающего исследования II фазы, Blincyto® почти полностью уничтожил резидуальные опухолевые клетки (оставив менее одной злокачественной клетки на 10,000 здоровых).

Подробнее о клинической эффективности Blincyto® читайте в статье Блинатумомаб

Сейчас идет исследование III фазы, которое оценит длительность выживаемости пациентов, получивших этот препарат.

Весь этот научный модерн крайне недешев. Стоимость лечения одного пациента препаратом Blincyto® составляет около 178 тысяч долларов.

До сих пор самыми дорогими противоопухолевыми лекарствами были:

  • Keytruda®, стоимостью 150 тысяч долларов на одного пациента.
  • Opdivo®, 143 тысячи долларов на одного пациента
  • Yervoy®, 120 тысяч долларов на одного пациента

Класс моноклональных антител и их причудливых химер будет расти и даст нам еще много пищи для обсуждений. При этом, чем дальше – тем меньше там будет «натурального». Будем надеяться, что по мере усложнения технологий эффективность таких препаратов тоже будет улучшаться.

Новые посты проще всего отслеживать по анонсам в наших пабликах ВКонтакте и Фейсбуке.

slipups.ru

Биспецифические антитела могут уничтожать скрытые резервуары вич-инфекции

Биспецифические антитела могут уничтожать скрытые резервуары вич-инфекции

Борьба с СПИДом (ВИЧ) не заканчивается, и до тех пор пока он остается нерешенной проблемой человечества. Современные способы лечения увеличивают жизнь инфицированных людей фактически до длительности судьбы здоровых, но наряду с этим они только подавляют репликацию вируса, не разрешая добиться полного исцеления. Некая часть зараженных ВИЧ клеток не погибает и делается латентным (скрытым) резервуаром вируса.

Ученые из америки создали особые антитела, направляющие цитотоксичные Т-клетки на атаку латентных ВИЧ-клеток. Возможности прямого применения этого подхода не очевидны, но полученные результаты могут быть серьёзным шагом на пути методов и разработки средств полного исцеления от СПИДа.

Согласно данным ВОЗ, на конец 2014 года с момента определения СПИДа в 1981 году в мире заразились ВИЧ-заразой более 70 миллионов человек. Из них более 35 миллионов погибли, практически 37 миллионов живут инфицированными. Из-за широкого распространения и довольно стремительного роста числа зараженных ВИЧ присвоен статус пандемии (см.

 Epidemiology of HIV/AIDS). Особенно обширно ВИЧ распространен на юге Африки (в некоторых государствах этого региона, к примеру в ЮАР и Ботсване, заражено больше 20% населения). В России, согласно данным на начало 2016 года, зафиксировано около миллиона Больных СПИДом, но по статистике лишь около половины больных знает о том, что они заражены ВИЧ, так что настоящая картина может оказаться значительно хуже.

Рис. 1. Модель СПИДа. Темно-зеленым цветом продемонстрированы гликопротеиновые комплексы gp120, бурым — липидная мембрана вируса. Рисунок с сайта questiongene.com

ВИЧ передаёт клетки иммунной совокупности и перестраивает их функции под потребности. В результате иммунная совокупность подавляется и начинается синдром купленного иммунного недостатка (СПИД). Организм больного теряет возможность защищаться от опухолей и инфекций.

Без лечения человек, зараженный ВИЧ, погибает в течение 9–11 лет от так называемых оппортунистических болезней, с которыми здоровый организм в большинстве случаев удачно справляется.

ВИЧ во внешней среде нестабилен и передается лишь через кровь либо биологические жидкости. Заражение происходит через поврежденные слизистые оболочки и кожу либо при медицинских процедурах. В цикле репродукции ВИЧ вирусная РНК с помощью вирусной обратной транскиптазы преобразовывается в ДНК и включается в геном клетки (рис. 2).

После этого она транскрибируется в РНК, которая направляет синтез вирус-своеобразных белков, снабжающих размножение вируса и формирующих вирусную частицу, которая после этого отпочковывается от клетки.

Рис. 2. Строение ВИЧ. Вирус окружен липидной мембраной, благодаря чего он нестабилен во внешней среде.

В мембрану встроены поверхностные белки вируса. Антитела, использованные в обсуждаемых работах, направлены против поверхностного гликопротеина gp120. Рисунок с сайта ru.wikipedia.org

На разработку вакцин против ВИЧ были брошены средства и значительные силы, но об окончательной победе остается лишь грезить. Обстоятельства неудач — в необычной свойстве вируса изменять иммунологические особенности и так уклоняться от действия антител, индуцированных вакциной.

Но, в последние годы достигнут большой прогресс в поддержании качества судьбы ВИЧ-инфицированных. Использование высокоэффективной комбинированной терапии, направленной против вирусных протеазы и обратной транскриптазы, при условии своевременного диагноза заражения разрешает продолжить жизнь инфицированных людей фактически до длительности судьбы здоровых.

Но некая часть клеток, зараженных ВИЧ (приблизительно одна из миллиона), не погибает и остается латентным резервуаром вируса, в котором ДНК ВИЧ интегрирована в геном, — и в случае если антивирусную терапию прекратить, резервуар может активироваться и заболевание возобновится. Исходя из этого терапию приходится продолжать всю жизнь зараженного человека. Но антивирусная терапия много стоит и возможно сопряжена с нежелательными побочными эффектами.

Исходя из этого разработка подходов для ликвидации ВИЧ-резервуаров очень актуальна и с медицинской, и с экономической точки зрения.

Сравнительно не так давно два коллектива исследователей, независимо друг от друга, фактически в один момент опубликовали статьи, в которых обрисовали уникальный подход для ликвидации латентных ВИЧ-клеток. Обе статьи подготовлены научными коллективами из америки. В обсуждаемых работах сделана попытка подойти к ответу данной неприятности с помощью биспецифических антител (bi-specific antibodies).

Разработку биспецифических антител можно считать одним из самые важных достижений последнего времени в медицине и иммунологии, в особенности в лечении онкологических болезней. Таковой подход к лечению стали изучать в середине 80-х годов ХХ века, и достаточно скоро изучения in vitro продемонстрировали, что у него громадный потенциал. В отличие от простых природных антител (рис.

 3), биспецифические антитела являются неестественные протеиновые конструкции складывающиеся из фрагментов двух разных антител (рис. 4) и исходя из этого связывающиеся с двумя разными антигенами. Чаще всего и удачно они употребляются для лечения рака.

В этих случаях они значительно чаще устроены так, что связывают цитотоксические Т-клетки (T-киллеры) иммунной совокупности (по их поверхностному антигену CD3) с раковыми клетками-мишенями, подлежащими уничтожению (по их поверхностному антигену).

Рис. 3. Схема строения антитела. 1 — вариабельная область (Fab). 2 — консервативная область (Fс). 3 — тяжелая цепь (светло синий) с вариабельным доменом (VH), соединенным с консервативным доменом (Ch2), после этого «шарниром» и двумя еще более консервативными доменами (Ch3 и Ch4). 4 — легкая цепь (зеленая) с вариабельным (VL) и консервативным (CL) доменами. 5 — сайт связывания антигена (паратоп, см.

Paratope). 6 — «шарниры». Изображение с сайта en.wikipedia.org

Первые биспецифические антитела представляли собой практически трифункциональные антитела (см. Trifunctional antibody), созданные для поражения раковых клеток. Они складывались из двух легких и двух тяжелых протеиновых цепей (рис. 4).

Любая пара из них происходила из двух разных антител. Два участка связывания антигена (Fab, fragment antigen-binding) распознавали два разных антигена. Константная область Fc (кристаллизующийся фрагмент иммуноглобулина, fragment crystallizable region) образовывала третий участок связывания с антигеном, откуда и случилось наименование «трифункциональные антитела».

Рис. 4. конструкции и Различные компоненты биспецифических антител. Верхний последовательность — разные фрагменты (домены), каковые применяют для конструирования биспецифических антител.

Нижний последовательность — три типа биспецифических антител: трифункциональные антитела, связанные химически Fab и биспецифический «мобилизатор Т-клеток». Части разных антител обозначены синим либо зеленым цветом. Изображение с сайта из wikipedia.org

Но на пути ученых появлялись трудности: биспецифические антитела непросто создавать в громадных количествах, а всевозможные опробования заняли большое количество времени. К тому же использование таких антител выяснилось сопряжено с рядом побочных эффектов, таких как иммуногенность (свойство приводить к иммунному ответу), выделение токсичных веществ, и маленькое время существования в организме.

Дабы решить эти неприятности позднее были созданы другие типы биспецифических антител, составленные из фрагментов антител — из химически связанных Fab, из укороченных доменов, распознающих антигены, из гибридных белков, воображающих собой соединенные между собой распознающие домены разных антител (рис. 4). на данный момент в клиническую практику введены уже пара противораковых лекарств на базе биспецифических антител, к примеру катумаксомаб (Catumaxomab) и блинатумомаб (Blinatumomab), созданный на базе биспецифического «мобилизатора Т-клеток» BiTE и использующийся против острой лимфобластной лейкемии.

направляться подчернуть, что в первый раз биспецифические антитела против клеток, продуцирующих ВИЧ, были созданы еще 25 лет назад, но они были несовершенны, и как средство для лечения не использовались (см. J. Berg et al., 1991. Bispecific antibodies that mediate killing of cells infected with human immunodeficiency virus of any strain и А. Traunecker et al., 1991. Bispecific single chain molecules (Janusins) target cytotoxic lymphocytes on HIV infected cells). Это было в период, в то время, когда еще не были созданы действенные исследователи и противовирусные лекарства испытывали различные дороги борьбы c ВИЧ.

Авторы обсуждаемых статей пошли дальше: конструкции биспецифических антител стали более идеальны, а основное, они были направлены против латентных ВИЧ-резервуаров.

Оба коллектива обрисовывают исследование и разработку особенностей биспецифических антител, в которых фрагменты антитела к поверхностному антигену ВИЧ gp120 соединены с фрагментами антитела к поверхностному антигену CD3 Т-киллеров — серьёзному компоненту клеточного иммунитета. Расчет, как в случаях противораковых антител, делается на то, что такая конструкция «подтянет» к клеткам, зараженным ВИЧ, Т-киллеры, каковые будут их уничтожать (рис. 5 и рис.

 6).

Рис. 5. Неспециализированная схема действия биспецифических антител против зараженных ВИЧ клеток. Антитела связываются с антигеном CD3 цитотоксических CD8+ Т-клеток и с поверхностным белком gp120 на мембране зараженных клеток.

Так, биспецифические антитела как бы «подтягивают» Т-клетки к Больным СПИДом клеткам, содействуя уничтожению последних. Рисунок из популярного синопсиса к обсуждаемым статьям

Не смотря на то, что философия обоих изучений однообразна, конструкции антител в них мало отличаются (у группы A. Pegu et al. она представляется более идеальной). Дело в том, что чтобы комплекс «Т-клетка + антитело» имел возможность выявить латентные ВИЧ-резервуары, требуется вызвать их на продукцию поверхностных белков вируса.

В работе группы J. Sung et al. это достигалось методом обработки клеток in vitro фитогемагглютинином — растительным белком, ингибитором фермента деацетилазы гистонов. В работе группы A. Pegu et al. такая «провокация» не была необходима: их биспецифические антитела имели возможность сами индуцировать в латентных ВИЧ-клетках продукцию поверхностных белков вируса. Было продемонстрировано, что созданные совокупности действенно убивали in vitro как культивируемые латентные ВИЧ-клетки, так и зараженные клетки, полученные от больных.

Рис. 6. А, B — схема строения искусственно сконструированных биспецифических антител к антигену CD3 цитотоксических Т-клеток и поверхностному антигену ВИЧ; вариабельный домен из тяжелой протеиновой цепи (VH) соединен с вариабельным доменом из легкой цепи (VL). C — схема атаки клеток, зараженных ВИЧ.

Изображение из обсуждаемой статьи J. Sung et al.

Авторы обеих работ считают, что созданные ими биспецифические антитела возможно смогут стать действенным иммунотерапевтическим средством для истребления латентных резервуаров ВИЧ. И научное сообщество, и общество в целом должны приветствовать и поддерживать изучения, направленные на полное исцеление от ВИЧ. Но в данном случае возможности клинического применения обрисованного подхода пока не в полной мере очевидны, нужны дополнительные детальные изучения.

Обрисованные изучения проводились in vitro, и неизвестно, в какой мере достигнутые эффекты будут иметь место в организме. Как мы знаем, что иммунотерапия с помощью чужеродных антител вызывает в организме иммунный ответ, направленный против этих антител. И таковой побочный эффект вправду наблюдался группой A. Pegu et al. в опытах на мартышках.

Агент, что бы индуцировал продукцию антигенов ВИЧ в латентно зараженных клетках, не повреждая наряду с этим здоровые клетки, пока малоизвестен. Более того, латентные резервуары ВИЧ смогут пребывать, к примеру, в центральной нервной совокупности, куда проникновение протеиновых молекул затруднено из-за наличия гематоэнцефалического барьера. В неспециализированном, до применения взятых результатов до тех пор пока весьма на большом растоянии, и нужно совершить еще большое количество изучений.

Однако, обсуждаемые работы представляются ответственным шагом на пути методов и разработки средств полного спасения от ВИЧ.

Источники:

  1. Julia A. M. Sung et al. Dual-Affinity Re-Targeting proteins direct T cell-mediated cytolysis of latently HIV-infected cells // The Journal of Clinical Investigations. 2015. V. 125. P. 4077–4090.
  2. Amarendra Pegu et al. Activation and lysis of human CD4 cells latently infected with HIV-1 // Nature Communications. 2015. V. 6. Article number: 8447.
  3. Douglas D. Richman. HIV: Cure by killing // Nature. 2015. V. 528. P. 198–199. (Популярный синопсис к обсуждаемым статьям.)

Создатель: Вячеслав Калинин

Что нам даёт определение специфических IgG антител к пищевым аллергенам

Интересные записи на сайте:
Подобранные по важим запросам, статьи по теме:
  • Ученые создали генетическую вакцину от курения

    Ученым удалось создать генетическую вакцину от курения, которая снабжает постоянное присутствие в организме антиникотиновых антител, чего другие методы…

  • Перспективная вакцина которая может привести к полному излечению вич

    Очень перспективным кандидатом на роль вакцины от СПИДа продемонстрировала свойство всецело излечить СПИД мартышек (ВИО), в весьма агрессивной форме, от…

  • Скрытая черная дыра может свидетельствовать о новой популяции

    Астрологи сопоставили эти, полученные при помощи обсерватории НАСА в рентгеновском излучении Чандра, космического телескопа «Хаббл», Очень большой…

  • Ученые очистили геном человека от вич. это считается ключом к борьбе с инфекцией.

    Американские генетики обучились удалять фрагменты ДНК СПИДа из ДНК посредством совокупности «точечного» редактирования генома CRISPR/CAS, которая…

  • Ученые очистили геном человека отвич

    Американские генетики обучились удалять фрагменты ДНК СПИДа из ДНК посредством совокупности «точечного» редактирования генома CRISPR/CAS, которая…

  • Ультразвук может предотвратить постоперационное повреждение почек

    Острое повреждение почек, при котором этот парный орган неожиданно перестает нормально функционировать, принято вычислять возможно тяжелым состоянием,…

sovzondconference.ru

Zymeworks: сила биспецифических моноклональных антител

Канадская «Займворкс» (Zymeworks) предоставила «Янссен» (Janssen), входящей в состав «Джонсон энд Джонсон» (Johnson & Johnson), доступ к своим фирменным биотехнологическим платформам Azymetric и EFECT для разработки биспецифических моноклональных антител. Соглашение, охватывающее шесть лекарственных соединений, предполагает, что биотехнологическое предприятие сможет заработать максимум 1,4 млрд долларов плюс роялти от продаж готовых лекарств, не считая уже полученного аванса в 50 млн долларов. Если всё пойдет успешно, у «Янссен» открыта возможность разработки еще двух антител.

В конце апреля «Займворкс» вышла на фондовой рынок, собрав 58,5 млн долларов. За это время котировки компании упали почти вдвое, что достаточно неожиданно. Ведь уже пять именитых фармацевтических компаний — «Мерк и Ко» (Merck & Co.), «Илай Лилли» (Eli Lilly), «Селджен» (Celgene), «ГлаксоСмитКляйн» (GlaxoSmithKline) и «Даичи Санкё» (Daiichi Sankyo) — подружились с «Займворкс» для воплощения биспецифических моноклональных антител. Речь идет о совокупности из четырех десятков препаратов, которые способны приумножить капитал компании из Ванкувера на 5,5 млрд долларов.

Совместные проекты «Займворкс» (Zymeworks).

Биотехнологическая платформа Azymetric позволяет конструировать гетеродимерные каркасы антител, подобных на иммуноглобулин G1 (IgG1) и состоящих из объединенных в одну молекулу двух различных тяжелых цепей для таргетирования на разные и неперекрывающиеся эпитопы. Это реализуется путем аминокислотных замен в Ch4-регионе константного Fc-домена.

Особенности биотехнологической платформы Azymetric.

Azymetric-соединения, напоминающие обычные моноспецифические антитела, способны одновременно связываться с двумя различными мишенями, тем самым инициируя аддитивный и синергический терапевтические ответы. Azymetric-антитела самостоятельно собираются в единую молекулу с двумя разными Fab-доменами, включающими уникальные пары тяжелых и легких цепей. Их выпуск основывается на привычном производственном процессе традиционных моноклональных антител.

В отличие от других биспецифических решений платформа Azymetric совместима с альтернативными антигенсвязывающими форматами (например, Fab, scFv и VHH) и цитотоксическими конъюгатами (ADC).

Варианты форматов моноклональных антител.

Одновременное связывание с двумя рецепторами/лигандами и параллельная блокада множества сигнальных путей усиливает таргетированность и повышает эффективность на фоне снижения системной токсичности и нивелирования возможной лекарственной устойчивости.

Биотехнологическая платформа EFECT (Effector Function Enhancement and Control Technology) отталкивается от Fc-модификаций, избирательно модулирующих активность рекрутированных иммунных клеток, включая их активацию для усиления антителоопосредованной эффекторной цитотоксичности и их подавление для супрессии нежелательной эффекторной активности. Для этого в Ch3-регион вносятся изменения, приводящие к взаимодействию антитела с Fc-гамма рецепторами (FcgR), экспрессирующими на поверхности иммуноцитов и компонентами пути комплемента (например, комплексом C1q).

Возможности биотехнологической платформы EFECT.

На конвейере «Займворкс» есть экспериментальное биспецифическое антитело ZW25, сейчас проверяемое в клинических испытаниях фазы I на пациентах с местнораспространенным и/или метастатическим HER2-экспрессирующим онкологическим заболеванием, включая рак груди, желудка или желудочно-пищеводного соединения.

ZW25 нацелено на два раздельных домена рецептора-2 эпидермального фактора роста человека (HER2) — протеина, отвечающего за рост раковых клеток и связанного с увеличенным риском рецидивов и плохого прогноза. Бипаратопный дизайн ZW25 наделяет его пригодностью в терапии опухолей с любыми уровнями экспрессии HER2 за счет формирования рецепторной кластеризации.

Для справки: у приблизительно 81% пациентов с диагнозом рака груди и 57% — рака желудка и пищеводно-желудочного соединения опухолевая HER2-экспрессия является низкой или промежуточной, и потому они не подпадают под категорию, которая отвечает на назначение препаратов вроде «Герцептина» (Herceptin, трастузумаб) и «Перьеты» (Perjeta, пертузумаб).

HER2-классификация рака груди.

Еще один актив «Займворкс», прототипный ZW33, представляет собой фактически ZW25, но нагруженный цитотоксическим агентом, доставляемым в HER2-экспрессирующие клетки.

Конвейер экспериментальных лекарственных соединений, самостоятельно изучаемых «Займворкс» (Zymeworks).

Отрасль весьма активно занимается биспецифическими моноклональными антителами, однако в настоящее время на мировом рынке присутствуют лишь три таковых. Так, в мае 2009 года появился первый препарат этого класса — «Ремоваб» (Removab, катумаксомаб), разработанный немецкими «Трион фарма» (Trion Pharma) и «Фрезениус» (Fresenius) для интраперитонеального лечения злокачественного асцита у пациентов с EpCAM-положительной карциномой, если стандартная терапия не срабатывает. Трифункциональный катумаксомаб связывается с тремя различными типами клеток: адгезивной молекулой эпителиоцитов (EpCAM) на раковых клетках, CD3-антигеном на T-лимфоцитах, Fcγ-рецепторами (FcγR) I, IIa и III типа на антигенпрезентирующих клетках, таких как естественные киллеры, дендроциты, макрофаги.

В декабре 2014 года «Амджен» (Amgen) дала старт «Блинцито» (Blincyto, блинатумомаб) против рецидивирующего или рефрактерного острого лимфобластного лейкоза из клеток-предшественников B-лимфоцитов среди пациентов без филадельфийской хромосомы. Блинатумомаб связывается с CD19-антигеном на клетках B-лимфоцитарного происхождения и CD3-антигеном на T-клетках.

Наконец, в ноябре 2017 года Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) выдало «Рош» (Roche) разрешение на «Гемлибра» (Hemlibra, эмицизумаб), связывающийся с факторами свертывания крови IXa и X и предназначенный для профилактического предупреждения или снижения частоты эпизодов кровотечений при гемофилии A с ингибиторами к фактору свертывания крови VIII.

mosmedpreparaty.ru

Биспецифические антитела могут уничтожать скрытые резервуары ВИЧ-инфекции

Борьба с вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ) не прекращается, и пока он остается нерешенной проблемой человечества. Современные методы лечения продлевают жизнь инфицированных людей практически до продолжительности жизни здоровых, но при этом они лишь подавляют репликацию вируса, не позволяя добиться полного излечения. Некоторая доля зараженных ВИЧ клеток не погибает и становится латентным (скрытым) резервуаром вируса. Ученые из США разработали специальные антитела, направляющие цитотоксичные Т-клетки на атаку латентных ВИЧ-клеток. Перспективы прямого применения этого подхода не очевидны, но полученные результаты могут оказаться важным шагом на пути разработки средств и методов полного излечения от СПИДа.

По данным Всемирной организации здравоохранения, на конец 2014 года с момента определения вируса иммунодефицита человека в 1981 году в мире заразились ВИЧ-инфекцией более 70 миллионов человек. Из них более 35 миллионов умерли, почти 37 миллионов живут инфицированными. Из-за широкого распространения и относительно быстрого роста числа зараженных ВИЧ присвоен статус пандемии (см. Epidemiology of HIV/AIDS). Особенно широко ВИЧ распространен на юге Африки (в некоторых странах этого региона, например в ЮАР и Ботсване, заражено больше 20% населения). В России, по данным на начало 2016 года, зафиксировано около миллиона ВИЧ-инфицированных, но по статистике только около половины больных знает о том, что они заражены ВИЧ, так что реальная картина может оказаться гораздо хуже.

bispecific_antibodies_target_hiv_reservoires_1_600.jpgРис. 1. Модель вируса иммунодефицита человека. Темно-зеленым цветом показаны гликопротеиновые комплексы gp120, бурым — липидная мембрана вируса. Рисунок с сайта questiongene.com

ВИЧ заражает клетки иммунной системы и перестраивает их функции под свои потребности. В результате иммунная система подавляется и развивается синдром приобретенного иммунного дефицита (СПИД). Организм больного теряет возможность защищаться от инфекций и опухолей. Без лечения человек, зараженный ВИЧ, погибает в течение 9–11 лет от так называемых оппортунистических заболеваний, с которыми здоровый организм обычно успешно справляется.

ВИЧ во внешней среде нестабилен и передается только через кровь или биологические жидкости. Заражение происходит через поврежденные кожу и слизистые оболочки или при медицинских процедурах. В цикле репродукции ВИЧ вирусная РНК с помощью вирусной обратной транскиптазы превращается в ДНК и включается в геном клетки (рис. 2). Затем она транскрибируется в РНК, которая направляет синтез вирус-специфических белков, обеспечивающих размножение вируса и формирующих вирусную частицу, которая затем отпочковывается от клетки.

bispecific_antibodies_target_hiv_reservoires_2_600.jpgРис. 2. Строение ВИЧ. Вирус окружен липидной мембраной, вследствие чего он нестабилен во внешней среде. В мембрану встроены поверхностные белки вируса. Антитела, использованные в обсуждаемых работах, направлены против поверхностного гликопротеина gp120. Рисунок с сайта ru.wikipedia.org

На разработку вакцин против ВИЧ были брошены значительные силы и средства, но об окончательной победе остается только мечтать. Причины неудач — в удивительной способности вируса изменять иммунологические свойства и таким образом уклоняться от действия антител, индуцированных вакциной.

Впрочем, в последние годы достигнут значительный прогресс в поддержании качества жизни больных СПИДом. Применение высокоэффективной комбинированной терапии, направленной против вирусных обратной транскриптазы и протеазы, при условии своевременного диагноза заражения позволяет продлить жизнь инфицированных людей практически до продолжительности жизни здоровых. Но некоторая доля клеток, зараженных ВИЧ (примерно одна из миллиона), не погибает и остается латентным резервуаром вируса, в котором ДНК ВИЧ интегрирована в геном, — и если противовирусную терапию прекратить, резервуар может активироваться и болезнь возобновится. Поэтому терапию приходится продолжать на протяжении всей жизни зараженного человека. Но противовирусная терапия стоит весьма дорого и может быть сопряжена с нежелательными побочными эффектами. Поэтому разработка подходов для ликвидации ВИЧ-резервуаров весьма актуальна и с медицинской, и с экономической точки зрения.

Недавно два коллектива исследователей, независимо друг от друга, практически одновременно опубликовали статьи, в которых описали оригинальный подход для ликвидации латентных ВИЧ-клеток. Обе статьи подготовлены научными коллективами из США. В обсуждаемых работах сделана попытка подойти к решению этой проблемы с помощью биспецифических антител (bi-specific antibodies).

Разработку биспецифических антител можно считать одним из наиболее важных достижений последнего времени в иммунологии и медицине, особенно в лечении онкологических заболеваний. Такой подход к лечению стали изучать в середине 80-х годов ХХ века, и довольно быстро исследования in vitro показали, что у него большой потенциал. В отличие от обычных природных антител (рис. 3), биспецифические антитела представляют собой искусственные белковые конструкции состоящие из фрагментов двух различных антител (рис. 4) и поэтому связывающиеся с двумя различными антигенами. Наиболее часто и успешно они используются для лечения рака. В этих случаях они чаще всего устроены так, что связывают цитотоксические Т-клетки (T-киллеры) иммунной системы (по их поверхностному антигену CD3) с раковыми клетками-мишенями, подлежащими уничтожению (по их поверхностному антигену).

bispecific_antibodies_target_hiv_reservoires_4_600.jpgРис. 3. Схема строения антитела. 1 — вариабельная область (Fab). 2 — консервативная область (Fс). 3 — тяжелая цепь (синяя) с вариабельным доменом (VH), соединенным с консервативным доменом (Ch2), затем «шарниром» и двумя еще более консервативными доменами (Ch3 и Ch4). 4 — легкая цепь (зеленая) с вариабельным (VL) и консервативным (CL) доменами. 5 — сайт связывания антигена (паратоп, см. Paratope). 6 — «шарниры». Изображение с сайта en.wikipedia.org

Первые биспецифические антитела представляли собой фактически трифункциональные антитела (см. Trifunctional antibody), созданные для поражения раковых клеток. Они состояли из двух легких и двух тяжелых белковых цепей (рис. 4). Каждая пара из них происходила из двух различных антител. Два участка связывания антигена (Fab, fragment antigen-binding) распознавали два различных антигена. Константная область Fc (кристаллизующийся фрагмент иммуноглобулина, fragment crystallizable region) образовывала третий участок связывания с антигеном, откуда и произошло название «трифункциональные антитела».

bispecific_antibodies_target_hiv_reservoires_5_1000.jpgРис. 4. Различные компоненты и конструкции биспецифических антител. Верхний ряд — различные фрагменты (домены), которые используют для конструирования биспецифических антител. Нижний ряд — три типа биспецифических антител: трифункциональные антитела, связанные химически Fab и биспецифический «мобилизатор Т-клеток». Части различных антител обозначены синим или зеленым цветом. Изображение с сайта из wikipedia.org

Но на пути ученых возникали трудности: биспецифические антитела непросто производить в больших количествах, а всевозможные испытания заняли много времени. К тому же применение таких антител оказалось сопряжено с рядом побочных эффектов, таких как иммуногенность (способность вызывать иммунный ответ), выделение токсичных веществ, а также короткое время существования в организме.

Чтобы решить эти проблемы позже были разработаны другие типы биспецифических антител, составленные из фрагментов антител — из химически связанных Fab, из укороченных доменов, распознающих антигены, из гибридных белков, представляющих собой соединенные между собой распознающие домены различных антител (рис. 4). Сейчас в клиническую практику введены уже несколько противораковых лекарств на основе биспецифических антител, например катумаксомаб (Catumaxomab) и блинатумомаб (Blinatumomab), разработанный на основе биспецифического «мобилизатора Т-клеток» BiTE и применяющийся против острой лимфобластной лейкемии.

Следует отметить, что впервые биспецифические антитела против клеток, продуцирующих ВИЧ, были разработаны еще 25 лет назад, но они были несовершенны, и как средство для лечения не применялись (см. J. Berg et al., 1991. Bispecific antibodies that mediate killing of cells infected with human immunodeficiency virus of any strain и А. Traunecker et al., 1991. Bispecific single chain molecules (Janusins) target cytotoxic lymphocytes on HIV infected cells). Это было в период, когда еще не были созданы эффективные противовирусные лекарства и исследователи испытывали разные пути борьбы c ВИЧ. Авторы обсуждаемых статей пошли дальше: конструкции биспецифических антител стали более совершенны, а главное, они были направлены против латентных ВИЧ-резервуаров.

Оба коллектива описывают разработку и исследование свойств биспецифических антител, в которых фрагменты антитела к поверхностному антигену ВИЧ gp120 соединены с фрагментами антитела к поверхностному антигену CD3 Т-киллеров — важнейшему компоненту клеточного иммунитета. Расчет, как в случаях противораковых антител, делается на то, что такая конструкция «подтянет» к клеткам, зараженным ВИЧ, Т-киллеры, которые будут их уничтожать (рис. 5 и рис. 6).

bispecific_antibodies_target_hiv_reservoires_3_600.jpgРис. 5. Общая схема действия биспецифических антител против зараженных ВИЧ клеток. Антитела связываются с антигеном CD3 цитотоксических CD8+ Т-клеток и с поверхностным белком gp120 на мембране зараженных клеток. Таким образом, биспецифические антитела как бы «подтягивают» Т-клетки к ВИЧ-инфицированным клеткам, способствуя уничтожению последних. Рисунок из популярного синопсиса к обсуждаемым статьям

Хотя философия обоих исследований одинакова, конструкции антител в них немного отличаются (у группы A. Pegu et al. она представляется более совершенной). Дело в том, что для того, чтобы комплекс «Т-клетка + антитело» мог распознать латентные ВИЧ-резервуары, требуется спровоцировать их на продукцию поверхностных белков вируса. В работе группы J. Sung et al. это достигалось путем обработки клеток in vitro фитогемагглютинином — белком растительного происхождения, ингибитором фермента деацетилазы гистонов. В работе группы A. Pegu et al. такая «провокация» не была обязательна: их биспецифические антитела могли сами индуцировать в латентных ВИЧ-клетках продукцию поверхностных белков вируса. Было показано, что разработанные системы эффективно убивали in vitro как культивируемые латентные ВИЧ-клетки, так и зараженные клетки, полученные от больных.

bispecific_antibodies_target_hiv_reservoires_6_600.jpgРис. 6. А, B — схема строения искусственно сконструированных биспецифических антител к антигену CD3 цитотоксических Т-клеток и поверхностному антигену ВИЧ; вариабельный домен из тяжелой белковой цепи (VH) соединен с вариабельным доменом из легкой цепи (VL). C — схема атаки клеток, зараженных ВИЧ. Изображение из обсуждаемой статьи J. Sung et al.

Авторы обеих работ полагают, что созданные ими биспецифические антитела потенциально могут стать эффективным иммунотерапевтическим средством для истребления латентных резервуаров ВИЧ. И научное сообщество, и общество в целом должны приветствовать и поддерживать исследования, направленные на полное излечение от ВИЧ. Но в данном случае перспективы клинического применения описанного подхода пока не вполне очевидны, необходимы дополнительные детальные исследования. Описанные исследования проводились in vitro, и неизвестно, в какой мере достигнутые эффекты будут иметь место в организме. Известно, что иммунотерапия с помощью чужеродных антител вызывает в организме иммунный ответ, направленный против этих антител. И такой побочный эффект действительно наблюдался группой A. Pegu et al. в опытах на обезьянах.

Агент, который бы индуцировал продукцию антигенов ВИЧ в латентно зараженных клетках, не повреждая при этом здоровые клетки, пока неизвестен. Более того, латентные резервуары ВИЧ могут находиться, например, в центральной нервной системе, куда проникновение белковых молекул затруднено из-за наличия гематоэнцефалического барьера. В общем, до применения полученных результатов пока очень далеко, и необходимо провести еще много исследований. Тем не менее, обсуждаемые работы представляются важным шагом на пути разработки средств и методов полного избавления от ВИЧ.

Источники:

  1. Julia A. M. Sung et al. Dual-Affinity Re-Targeting proteins direct T cell-mediated cytolysis of latently HIV-infected cells // The Journal of Clinical Investigations. 2015. V. 125. P. 4077–4090.
  2. Amarendra Pegu et al. Activation and lysis of human CD4 cells latently infected with HIV-1 // Nature Communications. 2015. V. 6. Article number: 8447.
  3. Douglas D. Richman. HIV: Cure by killing // Nature. 2015. V. 528. P. 198–199. (Популярный синопсис к обсуждаемым статьям.)

Автор: Вячеслав Калинин

www.nanonewsnet.ru


Смотрите также