История открытия

Процесс получения моноклональных антител был изобретён Жоржем Кёлером и Сезаром Мильштейном в 1975 годах.^[1] За это изобретение в 1984 году они получили Нобелевскую премию по физиологии. Идея состояла в том, чтобы взять линию миеломных клеток, которые потеряли способность синтезировать свои собственные антитела и слить такую клетку с нормальным B-лимфоцитом, синтезирующим антитела, с тем, чтобы после слияния отобрать образовавшиеся гибридные клетки, синтезирующие нужное антитело. Эта идея была успешно реализована и уже к началу 1980-х годов началось коммерческое получение различных гибридом и очистка антител против заданных антигенов.

Однако, так как лимфоциты были мышиные и синтезировали мышиный иммуноглобулин, введение таких моноклональных антител человеку вызывало иммунную реакцию отторжения. В 1988 Грег Винтер разработал специальную методику «очеловечивания» моноклональных антител, что в основном снимало проблему иммунного ответа на введение антител больному с терапевтическими или диагностическими целями.^[2] Антитела, в которых некоторая часть часть белков заменялась белковыми компонентами человека получили название химерных антител.

Механизм взаимодействия антитела с антигеном

В процессе взаимодействия с антигеном участвует не вся молекула иммуноглобулина, а лишь ее ограниченный участок — ан-тигенсвязывающий центр, или паратоп, который локализован в /^-фрагменте. Антитело взаимодействует не со всей молекулой антигена сразу, а лишь с ее антигенной детерминантой. Антитела отличает специфичность взаимодействия, т. е. способность связываться со строго определенной антигенной детерминантой Наиболее доступные для взаимодействия эпитопы располагаются на поверхности молекулы антигена. Связь антигена с антителом осуществляется за счет слабых взаимодействии (ван-дер-ваальсовы силы, водородные связи, электростатические взаимодействия) в пределах антигенсвязы-вающего центра. Такая связь отличается неустойчивостью. Образовавшийся иммунный комплекс (ИК) легко диссоциирует на составляющие его компоненты. Поэтому взаимодействие антигена (АГ) и антитела (AT) можно представить в виде уравнения: [АГ] + [AT] *=* [ИК]. Данная система существует в состоянии равновесия, которое определяется действием многих факторов.

Теории разнообразия антител

Первой принципиально важной концепцией была теория «боковых цепей» П. Эрлиха (1898). Согласно этой теории, клетки органов и тканей имеют на своей поверхности рецепторы, способные в силу химического сродства связывать антиген и инактивировать его. Связанные с антигеном рецепторные молекулы отделяются от поверхности клетки и замещаются вновь синтезированными. Эта теория заложила основные представления о гуморальном иммунитете и рецепторах иммунокомпетентных клеток. Заслуживают внимания «инструктивные» {или «матричные») теории. Согласно концепциям, предложенным Ф. Брейнлем и Ф. Гауровитцем (1930), Л. Полингом (1940), антиген является матрицей, с которой штампуется молекула антител. Эти теории оказались тупиковыми в связи с открытием Д. Уотсоном и Ф. Криком (1953) механизма кодирования в ДНК генетической информации. Некоторые теории исходили из предположения о предшествовании в организме антител практически ко всем возможным антигенам [Ерне Н., 1955; Бернет Ф., 1959]. В настоящее время наиболее обоснованной считается теория Ф. Бернета, которая получила название «клонально-селекционной». Согласно этой теории, лимфоидная ткань состоит из огромного числа клонов антигенреактивных клеток (лимфоцитов), которые специализируются на продукции антител к разнообразным антигенам. Клоны возникли в ходе эволюции в результате мутаций и селекции под влиянием антигенов и уже предсуществуют в новорожденном организме. Попавший в организм антиген селективно (избирательно) активирует специфичный к нему клон лимфоцитов, который размножается и начинает вырабатывать специфичные к данному антигену антитела. Если доза антигена велика, то клон реагирующих на него лимфоцитов устраняется (элиминируется) из организма. В соответствии с теорией Ф. Бернета этот путь ведет к формированию в эмбриональном периоде иммунологической толерантности (нечувствительности) к собственным антигенам. Теория Ф. Бернета объясняет многие иммунологические реакции (антителообразование, гетерогенность антител, иммунологическую память, толерантность), однако она не может объяснить происхождение всего многообразия специфичности антител. Ф. Бернет предположил, что в организме существует около 10 000 клонов специфических антителопродуцирующих клеток. Однако, как показывает практика, мир антигенов намного обширнее и организм отвечает практически на любой из них.

Клонально-селекционная теория:

1. Антитела и лимфоциты с нужной специфичностью уже существуют в организме до первого контакта с антигеном.

2. Лимфоциты, которые участвуют в иммунном ответе, имеют антигенспецифические рецепторы на поверхности своей мембраны. У B-лимфоцитов рецепторы- молекулы той же специфичности, что и антитела, которые лимфоциты впоследствии продуцируют и секретируют.

3. Любой лимфоцит несет на своей поверхности рецепторы только одной специфичности.

4. Лимфоциты, имеющие антиген, проходят стадию пролиферации и формируют большой клон плазматических клеток . Плазматические клетки синтезируют антитела только той специфичности, на которую был запрограммирован лимфоцит-предшественник. Сигналами к пролиферации служат цитокины, которые выделяются другими клетками. Лимфоциты могут сами выделять цитокины.

Следует также упомянуть теорию сетевой регуляции иммунной системы. Ее основой является выдвинутая Н. Ерне (1974) идея идиотип-антиидиотипического взаимодействия. Согласно этой теории, иммунная система представляет собой цепь взаимодействующих антигенных идиотипов иммуноглобулинов и направленных к ним антиидиотипических антител. Введение антигена вызывает каскадную реакцию образования антител 1, 2, 3-го и т. д. порядка. Антитело 1-го порядка, действуя как антиген, вызывает образование к своему идиотипу антител 2-го порядка.

К идиотипу антител 2-го порядка синтезируются антитела 3-го порядка и т. д. При этом антитело каждого порядка как бы несет «внутренний образ» антигена, который передается эстафетно в цепи образования антиидиотипических антител. Доказательством этой теории являются обнаружение антиидиотипических антител, способных вызвать в организме иммунитет к соответствующему антигену, а также существование лимфоцитов, сенсибилизированных к антиидиотипическим антителам. С помощью теории Н. Ерне можно понять формирование иммунологической памяти и возникновение аутоиммунных реакций. Однако она неспособна объяснить многие другие явления иммунитета: механизм иммунологического распознавания «свой—чужой», управление каскадом идиотип-антиидиоти-пических реакций и т. д. Данная теория не получила дальнейшего развития. В 60-е годы вьщающийся отечественный иммунолог П. Ф.Здро-довский сформулировал физиологическую концепцию иммуногенеза — гипотапамо-адреналовую теорию регуляции иммунитета. Основная идея сводилась к тому, что продукция антител подчиняется общим физиологическим законам. Ведущая роль в этом процессе принадлежит гормонам и нервной системе.

Молекулярно-генетическая теория С. Тонегавы исходит из того, что в генах иммуноглобулинов постоянно происходят мощные рекомбинационные и мутационные процессы. В результате этого возникает огромное число вариантов генов, которые кодируют разнообразные по специфичности иммуноглобулины. Каждый клон антителопро-дуцирующих лимфоцитов обладает своим уникальным вариантом гена иммуноглобулина.