Monoklonálne protilátky ako neurologická terapeutika 1. časť

Abstrakt:

Za posledných 30 rokov sa úloha monoklonálnych protilátok v terapeutikách enormne zvýšila, čo spôsobilo revolúciu v liečbe vo väčšine lekárskych odborov, vrátane neurológie.

V posledných rokoch sa monoklonálne protilátky ako nový typ biologického činidla široko používajú v oblasti protirakovinových, protizápalových a autoimunitných ochorení. S prehlbovaním výskumu monoklonálnych protilátok ľudia postupne zistili, že medzi monoklonálnymi protilátkami a pamäťou existuje úzke prepojenie.

Po prvé, monoklonálne protilátky pomáhajú zlepšiť pamäť. Štúdie ukázali, že monoklonálne protilátky môžu zlepšiť funkciu mozgu podporou rastu neurónov a posilnením neuronálnych spojení. Monoklonálne protilátky môžu tiež zvýšiť prenos signálu zo synapsií v mozgu, aby sa zlepšilo učenie a pamäť. Preto aplikácia monoklonálnych protilátok pomáha nielen pri liečbe chorôb, ale tiež účinne zlepšuje ľudské kognitívne schopnosti a pamäť.

Po druhé, monoklonálne protilátky môžu oddialiť kognitívnu degeneráciu. Ako ľudia starnú, rýchlosť samoopravy mozgových buniek sa postupne spomaľuje a spojenie medzi mozgovými bunkami sa postupne uvoľňuje. Tieto zmeny v konečnom dôsledku vedú k poklesu kognitívnych schopností a degenerácii pamäti. Monoklonálne protilátky môžu oddialiť rozvoj neurodegeneratívnych ochorení, najmä výskyt kognitívnych porúch, ako je Alzheimerova choroba, udržiavaním zdravia nervových buniek a spojenia medzi neurónmi.

Celkovo výskum monoklonálnych protilátok neustále rozširuje svoje aplikačné oblasti a spojenie s pamäťou je jedným zo smerov, ktoré ľudia do hĺbky skúmajú. V budúcnosti veríme, že výskum monoklonálnych protilátok bude ďalej podporovať rozvoj kognitívnej neurovedy, a tým poskytnúť viac a kvalitnejších kognitívnych rehabilitačných programov pre ľudí. Je vidieť, že potrebujeme zlepšiť pamäť a Cistanche deserticola dokáže výrazne zlepšiť pamäť, pretože dokáže regulovať aj rovnováhu neurotransmiterov, ako je zvýšenie hladín acetylcholínu a rastových faktorov, ktoré sú veľmi dôležité pre pamäť a učenie. Okrem toho môže Cistanche deserticola tiež zlepšiť prietok krvi a podporiť dodávku kyslíka, čo môže zabezpečiť, aby mozog získal dostatočnú výživu a energiu, čím sa zlepší mozgová vitalita a vytrvalosť.

Kliknite na vedieť doplnky na zlepšenie pamäte

Monoklonálne protilátky sú kľúčovými terapeutickými činidlami pre niekoľko neurologických stavov s rôznymi patofyziologickými mechanizmami, vrátane roztrúsenej sklerózy, migrény a neuromuskulárneho ochorenia.

Okrem toho sa skúma veľké množstvo monoklonálnych protilátok proti niekoľkým cieľom pre mnohé ďalšie neurologické ochorenia, čo odráža náš pokrok v pochopení patogenézy týchto chorôb.

Rozuzlenie molekulárnych mechanizmov ochorenia umožňuje monoklonálnym protilátkam presne a efektívne blokovať dráhy ochorenia s výnimočnou cieľovou špecifickosťou, čím sa minimalizujú nešpecifické účinky.

Na druhej strane hromadiace sa skúsenosti ukazujú, že monoklonálne protilátky môžu niesť riziká špecifické pre triedu a ciele.

Tento článok poskytuje prehľad rôznych typov monoklonálnych protilátok a ich charakteristiky a prehľad monoklonálnych protilátok, ktoré sa v súčasnosti používajú alebo sú vo vývoji pre neurologické ochorenia.

Kľúčové slová: monoklonálne protilátky; roztrúsená skleróza; migréna; porucha spektra neuromyelitis optica; myasthenia gravis; Alzheimerova choroba; zápalové myopatie; imunitne sprostredkované periférne neuropatie; Parkinsonova choroba; neuroonkológia; Ducheneova svalová dystrofia

1. Úvod

Produkcia monoklonálnych protilátok (mAb) bola prvýkrát opísaná v roku 1975, keď Köhler a Milstein vyvinuli metódy na ich izoláciu z hybridómových buniek [1].

Schopnosť vytvárať mAb spôsobila revolúciu vo výskume protilátok a vydláždila cestu k obrovskému klinickému pokroku. Za svoj objav sa Milstein a Köhler v roku 1984 podelili o Nobelovu cenu za medicínu a fyziológiu s Nielsom K. Jerneom za „teórie týkajúce sa špecifickosti vývoja a kontroly imunitného systému a objav princípu produkcie monoklonálnych protilátok“.

Podľa klasickej hybridomovej metódy boli myši imunizované zmesou antigénov, ich slezinné B bunky produkujúce protilátky sa fúzovali s imortalizovanými neoplastickými B bunkami (myelómové bunky) nesúce selekčný marker a fúzované bunky (hybridómové bunky) boli kultivované v selektívnom médiu.

Keď viditeľné kolónie narástli, ich supernatanty sa skrínovali na produkciu protilátok.

Po prvýkrát tak mohli byť in vitro produkované neobmedzené množstvá monoklonálnych protilátok špecifických pre jeden determinant.

Köhler a Milstein si svoju metódu nepatentovali, čo uľahčilo použitie hybridómovej technológie akademikmi a farmaceutickým priemyslom na generovanie budúcich potenciálnych terapií.

Najprv sa použili myelómové bunky, ktoré si zachovali schopnosť vylučovať svoje imunoglobulínové produkty. Neskôr bola takáto fúzia nahradená variantmi myelómu, ktoré exprimujú iba jeden endogénny reťazec, takže fúzované bunky vylučujú primárne alebo výlučne protilátku požadovanej špecifickosti.

Okrem ich obrovského vplyvu na výskum a diagnostické aplikácie vrátane epitopovo špecifického imunoblotingu, imunofluorescencie a imunohistochémie, mAb zohrali dôležitú úlohu v terapeutikách, ktoré prispeli k liečbe rakoviny, autoimunitných a infekčných ochorení. Prvá mAb schválená FDA na humánne použitie bola myšia anti-CD3 monoklonálna protilátka, muromonab (OKT3), používaná na liečbu odmietnutia transplantovaného orgánu [2].

Avšak alergické reakcie spojené s myšou mAb (imunitné reakcie proti proteínom z rôznych druhov) viedli v roku 1984 k vývoju chimérických protilátok [3].

Chimérické myšie-ľudské protilátky boli produkované naočkovaním celej antigén-špecifickej domény myšacej protilátky na konštantné domény ľudskej protilátky s použitím techník rekombinantnej DNA [3].

Rituximab, myš-ľudská chimérická mAb proti markeru B-bunkovej línie CD20 bola prvá schválená v roku 1997 FDA na liečbu recidivujúcich alebo refraktérnych, CD20-pozitívnych, B-buniek, nízkeho stupňa alebo folikulárny non-Hodgkinov lymfóm [4].

Humanizácia myších mAb bola dosiahnutá v druhej polovici 80-tych rokov pomocou CDR štepovej metódy [5]. Neskôr bol vývoj plne ľudských monoklonálnych protilátok, v ktorých variabilná oblasť (Fab) aj konštantná oblasť (Fc) sú 100% ľudské, umožnený vďaka nástupu technológie fágového displeja in vitro a generovania rôznych myších kmeňov exprimujúcich ľudské variabilné domény.

Pokročilé technológie inžinierstva protilátok, ako je fágový displej, afinitná maturácia, technológia jednobunkových protilátok B a myši s ľudskou protilátkou, sú podrobne opísané v Lu et al. [6]. Vývoj biopodobných mAb v mnohých prípadoch znížil náklady na liečbu.

Protilátky všetkých typov (myšie, chimérické, humanizované a ľudské) boli schválené Úradom pre kontrolu potravín a liečiv (FDA), Európskou liekovou agentúrou (EMA) a ďalšími národnými agentúrami na liečbu niekoľkých chorôb.

Od schválenia OKT3 sa používanie mAb postupne stalo dominantným terapeutikom vo všetkých oblastiach medicíny vrátane neurológie. Mnohé z mAb, ktoré sa dnes používajú v neurológii, boli prepracované zo svojich pôvodných indikácií pre hematologické neoplázie (napr. alemtuzumab, ofatumumab a rituximab) alebo reumatologické ochorenia (napr. tocilizumab) [4,7–9].

Iné mAb boli vyvinuté pôvodne pre neurologické ochorenia (napr. ocrelizumab na roztrúsenú sklerózu alebo mAb na profylaxiu migrény). Šestnásť predávaných mAb sa používa v neurológii predovšetkým na neuroimunologické stavy a migrénu (tabuľka 1).

Napriek tomu je vo vývoji oveľa viac mAb pre neuroimunologické a neurodegeneratívne stavy (tabuľka 2). V tomto prehľade diskutujeme o niektorých kľúčových vlastnostiach mAb a poskytujeme prehľad mAb používaných pri neurologických ochoreniach.

2. Názvoslovie

Nomenklatúra mAb odráža vlastnosti, ako je navrhovaný cieľ, pôvodný hostiteľ, modifikácie a konjugácia s inými molekulami. Usmernenia International NonproprietaryName (INN) publikované WHO v rokoch 2014 a 2017 popisujú klasifikáciu názvov mAb [140 141].

Názvy mAb pozostávajú z predpony, dvoch podkmeňov (redukovaný jeden podkmeň v dokumente z roku 2017) a prípony. Predpona sa označuje ako „náhodná“; je určený na poskytnutie jedinečného názvu lieku.

Podkmene označujú cieľ (napr. „ci“ pre kardiovaskulárny systém, „so“ pre kosť, „tu“ pre nádor) a zdroj (hostiteľ), v ktorom bola protilátka pôvodne produkovaná (napr. „-o-“ pre myšací „-xi“. -" pre chimérické, "-zu-" pre humanizované, "-nu-" pre úplne ľudské).

Druhý podkmeň (ktorý špecifikuje zdroj protilátky a či je humanizovaná alebo chimérická) bol odstránený v roku 2017 [8]. Táto zmena sa týka iba mAb vytvorených po roku 2017. Prípona všetkých mAb je „mab“.

Biosimilárne mAb sú označené ako referenčný liek, za ktorým nasleduje štvorpísmenová prípona pozostávajúca zo štyroch jedinečných a nezmyselných malých písmen a oddelená od referenčného názvu spojovníkom [142].

3. Základné kategórie monoklonálnych protilátok

3.1. Myšie protilátky

Myšie protilátky sú produkované výlučne z myšacieho proteínu a sú to najskoršie vyvinuté protilátky. Vzhľadom na zdroj ich produkcie boli rozpoznané ako alogénne proteíny, čo viedlo k reakciám polyklonálnych ľudských protilátok proti myšiam (HAMA), zvyčajne 2–3 týždne po ich počiatočnej infúzii (143). HAMA mali často neutralizačný účinok vedúci k rýchlej inaktivácii myšacích protilátok alebo ovplyvňovali ich farmakokinetiku podporujúcu zrýchlenú plazmatickú elimináciu [144, 145]. V neurológii sa v súčasnosti nepoužíva žiadna myšacia mAb.

3.2. Chimérne protilátky

Vážne obmedzenia myších protilátok pri ich klinickom použití si vyžiadali vývoj nových produktov s ľudskými zložkami. Spočiatku bola Fc časť molekuly protilátky, ktorá určuje funkcie protilátky, chemicky vymenená za ľudskú konštantnú časť [146], čím vznikli chimérické monoklonálne protilátky.

Chimérické mAb obsahujú 34 % myšacieho proteínu vo variabilnej oblasti protilátky, čo vedie k nižšiemu výskytu HAMA reakcií v porovnaní s myšacími mAb.

Okrem toho majú chimérické mAb široký rozsah antigénových špecifík, zvýšenú bunkovú toxicitu a priaznivý farmakokinetický a farmakodynamický profil (dlhší polčas a zvýšená afinita k antigénu) [147]. Rituximab a infliximab sú jediné chimérické protilátky, ktoré sa v súčasnosti používajú v neurológii (tabuľka 1).

3.3. Humanizované protilátky

Pokroky v metódach molekulárnej biológie viedli k vývoju humanizovaných mAb, ktoré sú z 90 % ľudské a len z 10 % myšacie proteíny. Humanizované mAb sú ešte menej imunogénne v porovnaní s chimérickými mAb.

Molekulárne techniky sa použili na ďalšiu elimináciu oblastí v myšacích imunoglobulínových reťazcoch, ktoré sa nezúčastňujú na väzbe antigénov, a na ich nahradenie zodpovedajúcimi ľudskými sekvenciami.

Oblasti určujúce komplementaritu (CDR) vo variabilných oblastiach ťažkého aj ľahkého reťazca sú veľmi dôležité vo väzbovej špecificite protilátky.

Fragmenty DNA, ktoré zodpovedajú CDR, boli vštepené do rámca ľudských imunoglobulínových génov pomocou molekulárnych metód [5]. Okrem toho sa ako výhodné ukázalo nahradenie niektorých aminokyselinových zvyškov v konštantných oblastiach zodpovedajúcimi aminokyselinami myšacej „rodičovskej“ monoklonálnej protilátky [148].

Humanizované protilátky si zachovávajú špecifickosť a väzbovú afinitu "rodičovských" myších mAb, pričom sú menej imunogénne a získavajú biologické funkcie podľa výberu [149]. Veľká väčšina mAb používaných alebo vyvíjaných pre neurologické indikácie sú humanizované mAb (tabuľky 1 a 2).

3.4. Plne ľudské monoklonálne protilátky

Lymfocyty periférnej krvi alebo jednotlivé bunky odvodené od naivných a imunizovaných darcov sa použili na izoláciu imunoglobulínových génov a na prípravu knižníc plazmidov s cDNA ťažkých a ľahkých reťazcov.

Kombinatorické knižnice sa použili na transfekciu baktérií, ktoré sa zase naočkovali na vhodné agarmédium doplnené liekom. Kolónie produkujúce aktívne protilátky sa potom detegovali a izolovali [150].

Fágový displej a technológie transgénnych myší umožnili produkciu 100% ľudskej mAbsmožnej [6]. Úplné odstránenie myších zložiek viedlo k produkcii mAb, ktoré boli väčšinou menej imunogénne a v mnohých prípadoch zlepšili ich farmakokinetické profily, čím sa spomalil ich klírens z plazmy [147].

Erenumab a ofatumumab sú plne humánne monoklonálne protilátky, ktoré sú v súčasnosti indikované na profylaxiu migrény a sklerózy multiplex (tabuľka 1). Ľudské a myšacie zložky myšacích, chimérických, humanizovaných a ľudských mAb sú schematicky znázornené na obrázku 1.

4. Mechanizmus účinku

Mabs môžu pôsobiť prostredníctvom niekoľkých priamych a nepriamych mechanizmov a niektoré MAbs poskytujú viac mechanizmov účinku na cieľ [15

4.1. Priame mechanizmy

Priame účinky zahŕňajú antagonizmus rozpustného ligandu alebo receptora, blokádu interakcie bunka-bunka, agonizmus na povrchovom receptore aktivujúci určité signálne dráhy v cieľovej bunke alebo indukciu bunkovej smrti [152, 153].

Najjednoduchšia forma aktivity protilátky nastáva, keď sa protilátka viaže na rozpustný ligand, na bunku viazaný ligand alebo na bunkový receptor a blokuje väzbu ligandu na receptor, čím narúša následnú signalizáciu sprostredkovanú touto interakciou receptor-ligand.

Príkladom tejto aktivity je väzba offremanezumabu, galkanezumabu a eptinezumabu na peptid súvisiaci s génom kalcitonínu (CGRP), ktorý mu bráni v signalizácii cez CGRP a amylín{1}} receptory [154,155]. Ďalším prístupom je väzba na bunkový receptor neagonistickým spôsobom na blokovanie väzby ligandu a aktivácie downstream signálnych dráh, ako v prípade erenumabu, čo je anti-CGRP receptorová mAb [155].

Nakoniec, interakcie bunka-bunka medzi bunkovo-viazaným ligandom a bunkovo-viazaným receptorom na inej bunke môžu byť blokované mAb, ako v prípade natalizumabu, ktorý blokuje lymfocytárnu transendoteliálnu migráciu väzbou na lymfocytovú VLA-4 (CD49d) a zabránenie jej väzby na molekulu adhézie endotelových vaskulárnych buniek (VCAM) [55].

Agonistické mAb napodobňujú aktivitu normálneho ligandu [151,156]. Agonistická aktivita sa môže vyskytnúť, keď sa protilátka viaže na receptor spôsobom, ktorý napodobňuje väzbu prirodzeného ligandu, čo vedie k signalizácii sprostredkovanej protilátkou [156].

Alternatívne majú mAb agonistickú aktivitu na receptory, ako sú receptory ligandu indukujúceho apoptózu (TRAIL) súvisiace s faktorom nekrotizujúcim nádory, iniciujú programovanú bunkovú smrť [157].

For more information:1950477648nn@gmail.com