Monoklonální protilátky jako neurologická terapeutika 1. část

Abstraktní:

Za posledních 30 let se role monoklonálních protilátek v terapii enormně zvýšila, což způsobilo revoluci v léčbě ve většině lékařských oborů, včetně neurologie.

V posledních letech jsou monoklonální protilátky jako nový typ biologického činidla široce používány v oblasti protirakovinných, protizánětlivých a autoimunitních onemocnění. S prohlubujícím se výzkumem monoklonálních protilátek lidé postupně zjistili, že mezi monoklonálními protilátkami a pamětí existuje úzké spojení.

Za prvé, monoklonální protilátky pomáhají zlepšit paměť. Studie prokázaly, že monoklonální protilátky mohou zlepšit funkci mozku podporou růstu neuronů a posílením neuronových spojení. Monoklonální protilátky mohou také zlepšit přenos signálu synapsí v mozku, aby se zlepšilo učení a paměť. Proto aplikace monoklonálních protilátek nejen pomáhá léčit nemoci, ale také účinně zlepšuje lidské kognitivní schopnosti a paměť.

Za druhé, monoklonální protilátky mohou oddálit kognitivní degeneraci. Jak lidé stárnou, rychlost sebeopravy mozkových buněk se postupně zpomaluje a spojení mezi mozkovými buňkami se postupně uvolňuje. Tyto změny nakonec vedou k poklesu kognitivních schopností a degeneraci paměti. Monoklonální protilátky mohou oddálit rozvoj neurodegenerativních onemocnění, zejména výskyt kognitivních poruch, jako je Alzheimerova choroba, tím, že udržují zdraví nervových buněk a spojení mezi neurony.

Celkově výzkum monoklonálních protilátek neustále rozšiřuje své aplikační oblasti a spojení s pamětí je jedním ze směrů, které lidé do hloubky zkoumají. V budoucnu věříme, že výzkum monoklonálních protilátek dále podpoří rozvoj kognitivní neurovědy, a tím poskytne více a lepší kognitivní rehabilitační programy pro lidi. Je vidět, že potřebujeme zlepšit paměť a Cistanche deserticola může výrazně zlepšit paměť, protože dokáže také regulovat rovnováhu neurotransmiterů, jako je zvýšení hladiny acetylcholinu a růstových faktorů, které jsou velmi důležité pro paměť a učení. Kromě toho může Cistanche deserticola také zlepšit průtok krve a podpořit dodávku kyslíku, což může zajistit, že mozek získá dostatečnou výživu a energii, a tím zlepší mozkovou vitalitu a vytrvalost.

Klikněte na vědět doplňky pro zlepšení paměti

Monoklonální protilátky jsou klíčová terapeutická činidla pro několik neurologických stavů s různými patofyziologickými mechanismy, včetně roztroušené sklerózy, migrén a neuromuskulárních onemocnění.

Kromě toho se zkoumá velké množství monoklonálních protilátek proti několika cílům pro mnoho dalších neurologických onemocnění, což odráží náš pokrok v pochopení patogeneze těchto onemocnění.

Rozplétání molekulárních mechanismů onemocnění umožňuje monoklonálním protilátkám přesně a účinně blokovat dráhy onemocnění s výjimečnou cílovou specifitou, čímž se minimalizují nespecifické účinky.

Na druhé straně nashromážděné zkušenosti ukazují, že monoklonální protilátky mohou nést rizika specifická pro třídu a cíl.

Tento článek poskytuje přehled různých typů monoklonálních protilátek a jejich charakteristik a přehled monoklonálních protilátek, které se v současnosti používají nebo jsou ve vývoji pro neurologická onemocnění.

Klíčová slova: monoklonální protilátky; roztroušená skleróza; migréna; porucha spektra neuromyelitis optica; myasthenia gravis; Alzheimerova choroba; zánětlivé myopatie; imunitně zprostředkované periferní neuropatie; Parkinsonova nemoc; neuroonkologie; Ducheneova svalová dystrofie

1. Úvod

Produkce monoklonálních protilátek (mAb) byla poprvé popsána v roce 1975, kdy Köhler a Milstein vyvinuli metody pro jejich izolaci z hybridomových buněk [1].

Schopnost generovat mAb způsobila revoluci ve výzkumu protilátek a vydláždila cestu k ohromnému klinickému pokroku. Milstein a Köhler za svůj objev sdíleli v roce 1984 Nobelovu cenu za medicínu a fyziologii s Nielsem K. Jerneem za „teorie týkající se specifičnosti ve vývoji a kontrole imunitního systému a objev principu produkce monoklonálních protilátek“.

Podle klasické hybridomové metody byly myši imunizovány směsí antigenů, jejich slezinné B buňky produkující protilátky byly fúzovány s imortalizovanými neoplastickými B buňkami (myelomové buňky) nesoucími selekční marker a fúzované buňky (hybridomové buňky) byly kultivovány v selektivním médiu.

Když viditelné kolonie rostly, byly jejich supernatanty testovány na produkci protilátek.

Poprvé tak mohla být in vitro produkována neomezená množství monoklonálních protilátek specifických pro jednu determinantu.

Köhler a Milstein si svou metodu nepatentovali, což usnadnilo použití hybridomové technologie akademiky a farmaceutickým průmyslem pro vytváření budoucích potenciálních terapií.

Nejprve byly použity myelomové buňky, které si zachovaly schopnost vylučovat své imunoglobulinové produkty. Později byla taková fúze nahrazena myelomovými variantami, které exprimují pouze jeden endogenní řetězec, takže fúzované buňky vylučují primárně nebo výhradně protilátku požadované specificity.

Kromě jejich obrovského dopadu na výzkum a diagnostické aplikace včetně epitopově specifického imunoblotingu, imunofluorescence a imunohistochemie, mAb hrály důležitou roli v terapeutikách, které přispěly k léčbě rakoviny, autoimunitních a infekčních onemocnění. První mAb schválená FDA pro humánní použití byla myší anti-CD3 monoklonální protilátka, muromonab (OKT3), používaná k léčbě odmítnutí transplantovaného orgánu [2].

Avšak alergické reakce spojené s myšími mAb (imunitní reakce proti proteinům z různých druhů) vedly v roce 1984 k vývoji chimérických protilátek [3].

Chimérické myší-lidské protilátky byly produkovány roubováním celé antigen-specifické domény myší protilátky na konstantní domény lidské protilátky pomocí technik rekombinantní DNA [3].

Rituximab, myší-lidská chimérická mAb proti markeru B-buněčné linie CD20 byl jako první schválen v roce 1997 FDA pro léčbu relabujících nebo refrakterních, CD20-pozitivních, B-buněk, nízkého stupně nebo folikulární non-Hodgkinův lymfom [4].

Humanizace myších mAb bylo dosaženo v druhé polovině 80. let pomocí CDR roubování metodologie [5]. Později byl vývoj plně lidských monoklonálních protilátek, ve kterých jsou variabilní oblast (Fab) i konstantní oblast (Fc) 100% lidské, umožněn díky nástupu technologie fágového displeje in vitro a generování různých myších kmenů exprimujících lidské variabilní domény.

Pokročilé technologie protilátkového inženýrství, jako je fágový displej, afinitní maturace, technologie protilátky proti jediné B buňce a myši s lidskou protilátkou jsou podrobně popsány v Lu et al. [6]. Vývoj biosimilárních mAb v mnoha případech snížil náklady na léčbu.

Protilátky všech typů (myší, chimérické, humanizované a lidské) byly schváleny Food and Drug Administration (FDA), Evropskou lékovou agenturou (EMA) a dalšími národními agenturami pro léčbu několika onemocnění.

Od schválení OKT3 se používání mAb postupně stalo dominantní léčbou ve všech oblastech medicíny, včetně neurologie. Mnoho z mAb používaných dnes v neurologii bylo přepracováno ze svých původních indikací pro hematologické neoplazie (např. alemtuzumab, ofatumumab a rituximab) nebo revmatologické onemocnění (např. tocilizumab) [4,7–9].

Jiné mAb byly vyvinuty původně pro neurologická onemocnění (např. ocrelizumab pro roztroušenou sklerózu nebo mAb pro profylaxi migrény). Šestnáct prodávaných mAb se používá v neurologii především pro neuroimunologické stavy a migrénu (tabulka 1).

Nicméně je ve vývoji mnohem více mAb pro neuroimunologické a neurodegenerativní stavy (tabulka 2). V tomto přehledu diskutujeme o některých klíčových rysech mAb a poskytujeme přehled mAb používaných u neurologických onemocnění.

2. Názvosloví

Nomenklatura mAb odráží vlastnosti, jako je navrhovaný cíl, původní hostitel, modifikace a konjugace s jinými molekulami. Směrnice International NonproprietaryName (INN) publikované WHO v roce 2014 a 2017 popisují klasifikaci názvů mAb [140,141].

Názvy mAb se skládají z předpony, dvou podkmenů (v dokumentu z roku 2017 redukovaný jeden podkmen) a přípony. Předpona je označována jako "náhodná"; cílem je poskytnout jedinečný název léku.

Podkmeny označují cíl (např. „ci“ pro kardiovaskulární systém, „so“ pro kost, „tu“ pro nádor) a zdroj (hostitel), ve kterém byla protilátka původně produkována (např. „-o-“ pro myší „-xi“. -" pro chimérické, "-zu-" pro humanizované, "-nu-" pro plně lidské).

Druhý podkmen (který specifikuje zdroj protilátky a zda je humanizovaná nebo chimérická) byl odstraněn v roce 2017 [8]. Tato změna se týká pouze mAb vytvořených po roce 2017. Přípona všech mAb je „mab“.

Biosimilární mAb jsou pojmenovány jako referenční lék, za kterým následuje čtyřpísmenná přípona sestávající ze čtyř jedinečných a nic neříkajících malých písmen a oddělená od referenčního názvu pomlčkou [142].

3. Základní kategorie monoklonálních protilátek

3.1. Myší protilátky

Myší protilátky jsou produkovány výhradně z myšího proteinu a jsou nejstaršími vyvinutými mAb. Vzhledem ke zdroji jejich produkce byly rozpoznány jako alogenní proteiny, což vedlo k reakcím polyklonálních lidských protilátek proti myším (HAMA), obvykle 2–3 týdny po jejich počáteční infuzi [143]. HAMA měly často neutralizační účinek vedoucí k rychlé inaktivaci myších protilátek nebo ovlivnily jejich farmakokinetiku podporující zrychlenou plazmatickou eliminaci [144,145]. V neurologii se v současnosti nepoužívá žádná myší mAb.

3.2. Chimérické protilátky

Vážná omezení myších protilátek při jejich klinickém použití si vyžádala vývoj nových produktů s lidskými složkami. Zpočátku byla Fc část molekuly protilátky, která určuje funkce protilátky, chemicky vyměněna za lidskou konstantní část [146], čímž vznikly chimérické monoklonální protilátky.

Chimérické mAb obsahují 34 % myšího proteinu ve variabilní oblasti protilátky, což vede k nižšímu výskytu reakcí HAMA ve srovnání s myšími mAb.

Kromě toho mají chimérické mAb široký rozsah antigenních specifit, zvýšenou buněčnou toxicitu a prospěšný farmakokinetický a farmakodynamický profil (delší poločas a zvýšená afinita k antigenu) [147]. Rituximab a infliximab jsou jediné chimérické protilátky, které se v současnosti používají v neurologii (tabulka 1).

3.3. Humanizované protilátky

Pokroky v metodách molekulární biologie vedly k vývoji humanizovaných mAb, které jsou z 90 % lidské a pouze z 10 % myší proteiny. Humanizované mAb jsou ještě méně imunogenní ve srovnání s chimérickými mAb.

Molekulární techniky byly použity k další eliminaci oblastí v řetězcích myších imunoglobulinů, které nejsou zapojeny do vazby antigenů, ak jejich nahrazení odpovídajícími lidskými sekvencemi.

Oblasti určující komplementaritu (CDR) ve variabilních oblastech jak těžkého, tak lehkého řetězce jsou velmi důležité pro vazebnou specificitu protilátky.

Fragmenty DNA, které odpovídají CDR, byly naroubovány do rámce lidských imunoglobulinových genů pomocí molekulárních metod [5]. Dále se jako výhodné ukázalo nahrazení některých aminokyselinových zbytků v konstantních oblastech odpovídajícími aminokyselinami myší „rodičovské“ monoklonální protilátky [148].

Humanizované protilátky si zachovávají specificitu a vazebnou afinitu "rodičovských" myších mAb, zatímco jsou méně imunogenní a získávají biologické funkce podle výběru [149]. Velká většina mAb používaných nebo vyvíjených pro neurologické indikace jsou humanizované mAb (tabulky 1 a 2).

3.4. Plně lidské monoklonální protilátky

Lymfocyty periferní krve nebo jednotlivé buňky odvozené od naivních a imunizovaných dárců byly použity k izolaci imunoglobulinových genů ak přípravě knihoven plazmidů s cDNA těžkých a lehkých řetězců.

K transfekci bakterií byly použity kombinatorické knihovny, které byly naočkovány na vhodné agarmédium doplněné léčivem. Kolonie produkující aktivní protilátky byly poté detekovány a izolovány [150].

Technologie fágového displeje a transgenních myší umožnily produkci 100% lidské mAbspossible [6]. Úplné odstranění myších složek vedlo k produkci mAb, které byly většinou méně imunogenní a v mnoha případech zlepšily jejich farmakokinetické profily zpomalením jejich clearance z plazmy [147].

Erenumab a ofatumumab jsou plně humánní mAb, které jsou v současnosti indikovány k profylaxi migrény a roztroušené sklerózy (tabulka 1). Lidské a myší složky myších, chimérických, humanizovaných a lidských mAb jsou schematicky uvedeny na obrázku 1.

4. Mechanismus působení

Mabs mohou působit prostřednictvím několika přímých a nepřímých mechanismů a některé MAbs poskytují více mechanismů působení na cíl [15

4.1. Přímé mechanismy

Mezi přímé účinky patří antagonismus rozpustného ligandu nebo receptoru, blokáda interakce buňka-buňka, agonismus na povrchovém receptoru aktivující určité signální dráhy v cílové buňce nebo indukce buněčné smrti [152,153].

Nejjednodušší forma aktivity protilátky nastává, když protilátka váže rozpustný ligand, ligand vázaný na buňku nebo buněčný receptor a blokuje vazbu ligandu na receptor, čímž narušuje následnou signalizaci zprostředkovanou touto interakcí receptor-ligand.

Příklady této aktivity jsou vazba offremanezumabu, galkanezumabu a eptinezumabu na peptid související s kalcitoninovým genem (CGRP), který mu brání v signalizaci přes CGRP a Amylin-1 receptory [154,155]. Dalším přístupem je vazba na buněčný receptor neagonistickým způsobem k blokování vazby ligandu a aktivace downstream signálních drah jako v případě erenumabu, což je anti-CGRP receptorová mAb [155].

Konečně, interakce buňka-buňka mezi ligandem vázaným na buňku a receptorem vázaným na buňku na jiné buňce mohou být blokovány mAb, jako v případě natalizumabu, který blokuje lymfocytární transendoteliální migraci vazbou na lymfocytární VLA-4 (CD49d) a bránící jeho vazbě na molekulu adheze endoteliálních vaskulárních buněk (VCAM) [55].

Agonistické mAb napodobují aktivitu normálního ligandu [151,156]. K aktivitě agonisty může dojít, když se protilátka váže na receptor způsobem, který napodobuje vazbu přirozeného ligandu, což vede k signalizaci zprostředkované protilátkou [156].

Alternativně mAb vykazují agonistickou aktivitu na receptory, jako jsou receptory ligandu indukujícího apoptózu související s faktorem nekrotizujícím nádory (TRAIL) iniciují programovanou buněčnou smrt [157].

For more information:1950477648nn@gmail.com