Коктейли моноклональных антител

Напишу коротенький ликбез о том, что это за чудо такое, которым даже вот полечили Трампа, хотя FDA пока не выдала даже экстренное разрешение на использование.

Выработка антител
Все слышали, что в ответ на инфекцию вырабатываются антитела, но не все наверно знают, откуда эти антитела в организме берутся. В нашем геноме нет гена ни одного антитела, но в нем есть набор кусочков генетического кода из которого можно ген антитела собрать. Когда одна из клеток становится B лимфоцитом, то в ней специальные ферменты нарезают эти кусочки, бОльшую часть случайным образом выкидывают, и собирают из оставшихся ген антитела. Поскольку кусочков для каждой части антитела очень много, то существует очень много вариантов собрать из них ген антитела. В дополнение к этому в ген антитела встраиваются также случайные кусочки, что еще больше увеличивает разнообразие возможных вариантов, и поэтому в каждом B лимфоците ген антитела получается уникальным. Заметьте, что таким образом геном каждого B лимфоцита в вашем организме отличается от вашего "основного" генома.

Поскольку процесс сборки гена антитела из фрагментов во многом случайный, то как минимум в 2/3 новых лимфоцитов получается не ген антитела, а какая-нибудь ерунда. Иммунная система проверяет все новые B лимфоциты, иногда дает им еще один шанс собрать антитело, и если антитело так и не собралось, то они умирают. Во многих случаях в результате сборки получаются антитела, которые связываются с собственными белками хозяина - такие B лимфоциты тоже умирают. B лимфоциты с успешно собранным антителом какое-то время живут (недели-месяцы), но если они не находят мишени с которой их антитело связывается, то и они тоже умирают, чтобы дать место новым B лимфоцитам с новыми генами антител. Этот процесс идет в нашем организме постоянно с самого рождения и всю жизнь.

Поликлональные антитела
Если же антитело нашло мишень (например связалось с белком S) на поверхности вируса, то происходят две вещи. Во-первых такой лимфоцит активируется и начинает активно делиться. Во-вторых, в его потомстве идет направленный мутагенез - специальные ферменты намеренно мутируют именно ген антитела (даже так - именно определенные части этого гена), чтобы произвести множество новых близкородственных вариантов этого антитела. Эти варианты конкурируют между собой и лимфоциты, чьи антитела связываются с вирусом сильнее - выживают и размножаются, а те лимфоциты, чьи антитела хуже связываются с вирусом - умирают.

Если лимфоциту повезло и ему достался очень хороший вариант антитела (который очень хорошо связывается с вирусным белком), то он активно размножается. Все его потомство происходит от одной начальной клетки и генетически идентично. Это и называется "клоном". Таких клонов в ответ на каждую инфекцию появляется множество и каждый производит свое антитело. Поэтому когда мы берем сыворотку крови, то она содержит антитела от большого множества клонов - это "поликлональные антитела". У поликлональных антител есть свои преимущества - они содержат множество самых разных антител, каждое из которых атакует немного иную часть вируса и имеет уникальные свойства. Но есть и недостатки. Во-первых, поликлональные антитела приходится получать от переболевших волонтеров и поэтому их невозможно наработать в промышленных масштабах. Во-вторых, иммунная система не умеет отличать нейтрализующие антитела от не-нейтрализующих, она смотрит лишь на связывание, поэтому среди всех этих антител возможно есть нейтрализующие антитела, но скорее всего они составляют лишь небольшую часть от всех антител и этого может не хватать для нейтрализации вируса. Поэтому хорошо бы иметь возможность выделять антитело от индивидуального лимфоцита.

Моноклональные антитела
Раньше получение моноклонального антитела это была очень сложная технология, требующая кучи работы и массу времени. Однако сравнительно недавно (лет 10-15 назад), появились технологии позволяющие сделать это намного быстрее (разница на порядки). Есть разные методы и технологии постоянно совершенствуются, я расскажу лишь об одной из них.

Берут образец крови у человека переболевшего некой болезнью, в данном случае коронавирусом. Очищают лимфоциты и потом добавляют к ним помеченный белок против которого хотят найти антитела, например белок S от коронавируса. Если B лимфоцит производит антитело, которое связывается с белком S, то он через это антитело "поймает" помеченный белок и таким образом этот лимфоцит сам окажется помечен. Все лимфоциты проходят через машину, которая "смотрит" на каждую клетку и если она "помечена", то машина складывает ее в отдельную ячейку на плашке, а если нет, то выбрасывает. Таким образом из одного образца можно получить сотни или даже тысячи B лимфоцитов с антителами к белку S. Работают с этими клетками не вручную, а используя роботов. Ко всем этим лимфоцитам робот добавляет специальные реагенты, которые стимулируют их деление и таким образом из одной клетки в ячейке образуется несколько десятков или сотен клеток, которые производят одно и то же антитело. Произведенного ими антитела достаточно чтобы протестировать, может ли это антитело нейтрализовать вирус (это тоже все делается роботами и данные считываются автоматически). По результатам этого тестирования можно определить, какие из лимфоцитов производят нейтрализующие антитела к вирусу.

После этого можно выделить ДНК из клеток из соответствующих ячеек, и с помощью ПЦР наработать достаточно ДНК именно гена соответствующего антитела. Этот ген потом можно заклонировать, наработать, изучить и (если результаты подтвердятся) ввести в специальные продуцирующие клетки - и вот вы имеете в довольно больших количествах моноклональное антитело, т.е. антитело произведенное одним клоном B лимфоцитов.

Эффективность моноклональных антител
Первым и долгое время единственным лекарством на основе моноклональных антител было антитело против вируса RSV, его вводили недоношенным новорожденным для предотвращения инфекции этим вирусом. Сейчас моноклональные антитела - одна из самых горячих областей новых разработок в медицине. Для чего их только не пытаются использовать, и для рака, и для астмы, и для ВИЧ.

При использовании моноклональных антител против вирусов возникает несколько проблем. Во-первых, многие вирусы умеют хорошо избегать антитела и появляются устойчивые к антителам мутанты. Поэтому приходится использовать несколько антител сразу (так называемые "коктейли" из 2-4 антител), чтобы уменьшить вероятность устойчивости. Во-вторых, антитела нейтрализующие вирус в культуре не всегда работают в организме. Например, когда несколько лет назад была эпидемия Эболы, то в одном испытании тестировали четыре разных коктейля антител, из которых только один сработал хорошо (от компании Regeneron), два ЕМНИП не сработали вообще, а один работал, но не очень хорошо. В-третьих, антитела приходится вводить на очень ранней стадии инфекции, когда вируса еще довольно много, но когда еще непонятно кто заболеет серьезно, а кто нет. И введение их - процедура непростая, это обычно капельница которая в течение нескольких часов вливает вам 100-300 мл антитела. Для Эболы это было оправдано, потому что серьезно заболевает большинство зараженных.

На крыльях успеха после разработки коктейля против Эболы, Regeneron сразу же взялся разрабатывать коктейль антител против коронавируса. Рассмотрев несколько альтернатив, они выбрали два антитела. Сравнительно небольшое (меньше 300 человек) клиническое испытание закончилось буквально на днях и на мой взгляд показало довольно средненькие результаты. Среди волонтеров с довольно мягким протеканием болезни (без госпитализации), они сократили время до исчезновения симптомов с 13 дней до 8 дней (только среди тех волонтеров у которых было мало своих антител к вирусу) и раза в два уменьшили количество вируса. Что несколько странно - большая доза антител сработала хуже чем меньшая доза. Т.е. какая-то польза есть, но это точно не панацея. На основании этих результатов пока FDA даже не спешит выдавать разрешения для использования, и на мой взгляд это верно. В целом мне кажется для коронавируса лечение моноклональными антителами не имеет большого смысла. Как я выше писал - их следует давать очень рано, как только были обнаружены симптомы (или даже раньше), но на этой стадии непонятно, будет ли человек среди 80% которые переносят инфекцию легко, или среди 20% которые требуют госпитализации. Многочасовое вливание антител - это сомнительное удовольствие, на которое вряд ли много кто пойдет.

Но вот Трампу влили, даже без авторизации FDA. В принципе это имело смысл, потому что его протестировали и обнаружили вирус еще даже до наступления симптомов, т.е. как раз на самой ранней стадии, когда эти антитела еще имеют шанс сработать. Но по одному человеку конечно невозможно будет судить о том, был ли от них какой-либо эффект.