به کارگیری پادتنها در مبارزه با بیماریها
در اواسط دههی 1970 میلادی همه چیز بسیار ساده به نظر میرسید. در آن هنگام بود که سزار میلستاین و ژرژ کوهلر در آزمایشگاه زیست شناسی مولکولی شورای تحقیقات پزشکی کیمبریج انگلستان کشف خارقالعادهای کردند: این که
ترجمه: حمید وثیق زاده انصاری
منبع: راسخون
منبع: راسخون
در اواسط دههی 1970 میلادی همه چیز بسیار ساده به نظر میرسید. در آن هنگام بود که سزار میلستاین و ژرژ کوهلر در آزمایشگاه زیست شناسی مولکولی شورای تحقیقات پزشکی کیمبریج انگلستان کشف خارقالعادهای کردند: این که چگونه مولکولهایی را به تولید انبوه برسانند تا با آنچه اکثر مردم بیماریهای لاعلاج میدانند مقابله کنند. این مولکولها پروتئینهایی هستند که پادتنهای تکدودمانی (آنتیبادیهای مونوکلونال) نام دارند، و نسخههای «سفارشی» پادتن هایی هستند که دستگاه ایمنی انسان در مقابل عفونت تولید میکند.
پادتنهای انسان را انواع خاصی از گویچههای سفید به نام «لنف یاختههای B» تولید میکنند که در مغز استخوان به مرحلهی بلوغ میرسند. وظیفهی آنها اتصال به باکتری یا سم خاصی – به نام پادگن – است و نشانهگذاری آن به نحوی است که یاختههای دیگر دستگاه ایمنی، عامل مهاجم را شناسایی و نابود کنند. اساس روش پیشگامانهی میلستاین و کوهلر بسیار ساده بود. اگر موفق میشدند و یاختههای تولید کنندهی پادتنهای خاصی را از بقیه جدا میکردند میتوانستند از آنها برای تولید پادتنی واحد (تک دودمانی) با ویژگیهای از پیش تعیین شده استفاده کنند. به عنوان نمونه ممکن بود این پادتن تک دودمانی به مثابه «نیروی جادویی» و بسیار اختصاصی، یاختههای توموری را هدفگیری کند، و در حالی که بافتهای سالم را دست نخورده باقی میگذارد بافت توموری را از بین ببرد.
برای بیماریهای خود ایمنی، همچون روماتیسم مفصلی، که در آنها سازوکار دفاعی بدن علیه بافت خودی عمل میکند نیز چنین امیدی وجود داشت. بدین منظور پژوهشگران پادتنی تک دودمانی انتخاب میکردند تا یاختههای «یاغی» ایجاد کنندهی این واکنش را نشانه روند. در اواخر دههی 1970 و اوایل دههی 1980، به نظر میرسید که انواعی از کاربردها، از تصویرنگاری پزشکی گرفته تا درمان ایدز، زیاد دور از دسترس نباشد.
اما این پیشبینیها هرگز تحقق نیافت. یکی از بزرگترین مشکلات، در روش میلستاین و کوهلر نهفته بود که میخواستند یاختههای مولد پادتن را از موش جدا کنند و از آنها برای تولید پادتنهای تک دودمانی در آزمایشگاه بهره بگیرند. در تجربیات اولیه، بسیاری از کسانی که این تک دودمانیها را میگرفتند علیه آنها واکنشهای ایمنی نشان میدادند – چون بدن آنها پادتنهای جدید را بیگانه میانگاشت. قاعدتاً راه حل این مشکل تهیهی پادتنهای تک دودمانی از یاختههای مولد پادتن انسان است، اما معلوم شده که انجام این کار بسیار دشوار است.
در اوایل قرن بیستم، پژوهشگران از جانوران، به ویژه اسب، برای تهیهی پادتنهای دارویی استفاده میکردند. برای آنکه ایمنی شناسان پادتنهایی علیه بیماری خاص تهیه کنند، ابتدا لازم بود عامل عفونی را به جانور تزریق کنند، که به این عمل مایهکوبی میگفتند. آنگاه جانور پادتنهایی تولید میکرد که اختصاصاً «مهاجم» را نشانه میگرفتند. پس از چند هفته، از حیوان خون میگرفتند. از آنجا که سرم (بخشی از خون که گویچههای قرمز و سفید از آن جدا شده است) حاوی پادتنها بود، ایمنی شناسان میتوانستند مستقیماً از آن استفاده کنند. اما این درمان تا حدی ابتدایی بود، چون در سرم پادتنهای متعددی وجود دارند که علیه شمار فراوانی از پادگنهای مختلف ساخته شدهاند. در نمونههای سرمی، پادتنهای ضد عامل بیماریزا غلظت اندکی دارند، بنابراین برای آنکه درمان مؤثر واقع شود به مقدار زیادی سرم احتیاج است.
موفقیت سزار میلستاین در 1975 میلادی، از ظهور نسل دوم فراوردهها و داروهای مبتنی بر پادتن خبر میداد. قرار بود اساس این درمانها پادتنهای یکسان یا تک دودمان باشد. روش میلستاین به پژوهشگران فرصت داد تا با دقت بسیار بیشتری مواضع خاصی را نشانه روند. وقتی میلستاین یاختههای مولد پادتن را از طحال موشهای مایهکوبی شده جدا ساخت، آنها را با یاختههای سرطانی ادغام کرد تا یک مجموعهی یاختهای به نام هیبریدوما به وجود آید. هر هیبریدوما در صورت گرفتن مواد غذایی مناسب، تا ابد تقسیم میشود و رشد مییابد، و مقادیر بالقوه نامحدودی از پادتن تولید میکند.
این روش آغازگر موجی از روشهای جدیدتر بود که دسترسی به پادتنها و قطعات پادتنی را هرچه بیشتر ممکن ساخت. فراوانترین پادتن انسان، IgG، به شکل حرف «Y» است. گیرندههایی که مهاجمان را شناسایی میکنند و به آنها متصل میشوند تنها در بازوهای «Y» قرار دارند. پادتنهای دیگر حالتهای تغییر یافتهی این واحد اولیهاند. بدین ترتیب به عنوان مثال ایمنیشناسان میتوانستند به امید تهیهی پادتنهای مرکبی که خواص درمانی متفاوتی با پادتنهای واحد داشته باشند، ترکیبهای مختلف هیبریدوماها را امتحان کنند. آنان توانستند پادتنهای مختلفی ایجاد کنند که هر بازویشان پادگن متفاوتی را شناسایی میکرد. ممکن بود یک بازو توموری را هدفگیری کند، و بازوی دیگر به فلز پرتوزایی متصل شود، و بدین ترتیب تومور را در معرض تابش اشعه قرار دهد.
تکنولوژی پادتن نسل دوم امکان تهیهی واکسنهایی را نیز فراهم آورده است که از افراد در برابر بیماریهای عفونی خطرناکی همچون ایدز محافظت کنند. هدف آن است که با پادتنهای «طراحی شده»ی بیخطری که از موش آلوده به HIV، یعنی ویروس ایجاد کنندهی ایدز، به دست آمدهاند، دستگاه ایمنی انسان فریب داده شود تا پاسخی بروز دهد. به عنوان نمونه، موشی که با HIV مایهکوبی شده باشد، پادتنهایی علیه ویروس خواهد ساخت. اگر موش دومی با پادتنهای موش اول مایهکوبی شود، ضدپادتنهایی تولید خواهد کرد. این ضدپادتن تصویر آینهای پادتن اول است، به این معنی که همان گیرندهای را دارد که در HIV اصلی موجود است. از لحاظ نظری، پادتنی که از موش دوم به دست میآید، دستگاه ایمنی انسان را وادار به تولید پادتنهایی علیه HIV خواهد کرد، گویی خود ویروس زنده فرد را آلوده کرده باشد.
گرچه این پیشرفتها امیدوار کننده بود، اما تک دودمانیها هنوز انتظارات دانشمندان را برآورده نمیکردند. پژوهشگران دریافتند که پادتنهای کامل از لحاظ زیست مولکولی آنقدر بزرگاند که نفوذشان به تومورها مقدور نیست، و به علاوه تهیهشان هم هزینهی سنگینی دارد. بهکارگیری پادتنهای تک دودمانی موش مشکلات دیگری را نیز باعث میشود. از یک جهت دستگاه ایمنی انسان آنها را بیگانه میشمرد، و دیده شده بود که آنها چنان پاسخهای ایمنی شدیدی القا میکردند که گاهی جان بیمار را به خطر میانداخت. در ضمن این پادتنها، در جلب کمک عناصر دفاعی بدن (فرایندی که مستلزم فعالیت پایهی «Y» پادتن است) به اندازهی پادتنهای خودی مؤثر نبودند.
اما اکنون به برکت پیشرفتهایی که در سالیان اخیر صورت گرفته است به نظر میرسد که دانشمندان دارند بر بسیاری از این مشکلات غلبه میکنند. چندین گروه پژوهشی گامهای اول را در پیشرفتهای عمدهی تکنولوژی پادتن نسل سوم برداشتهاند. ازجملهی این گروهها میتوان به گروه جنین تک، بزرگترین شرکت زیست تکنولوژی ایالات متحده، و نیز گروه مستقر در آزمایشگاه زیست شناسی مولکولی شورای تحقیقات پزشکی در کیمبریج اشاره کرد. پژوهشگران این گروهها تحقیقات خود را بر «انسانی کردن» پادتنهای موش متمرکز کردند تا احتمال این که بدن افراد تحت درمان، پادتنها را رد کند یا علیهشان واکنش نشان دهد کاهش یابد.
اصولاً پادتنها از چهار زنجیرهی پروتئینی تشکیل شدهاند: دو زنجیرهی بلند «سنگین»، و دو زنجیرهی کوتاه «سبک».
دو زنجیرهی سنگین در پایهی «Y» با یکدیگر موازیاند، اما بالاتر از آن از یکدیگر باز میشوند تا بازوها را تشکیل دهند. به هر بازو یک زنجیرهی سبک متصل است. پادتن با نوک بازوهایش به پادگن وصل میشود، چون در آن جا چهار زنجیره دارای نواحی «متغیر»ی هستند که از لحاظ زیست شیمیایی چنان با مولکولهای مهاجم انطباق پیدا میکنند که به آنها اتصال مییابند. هر یک از چهار زنجیره سه موضع اتصال دارد که به «نواحی تعیین مکملی» یا CDRها موسوماند. این نواحی به مواضع خاصی از پادگنها به نام شاخصهای پادگنی متصل میشوند. نواحی «تعیین مکملی» مانند انگشتانی به دور یکدیگر جمع میشوند و پادگن را در «چنگ» میگیرند.
پایهی پادتن و قسمتهایی از بازوها که در اتصال نقشی ندارند، از نظر زیست شیمیایی ثابت باقی میمانند. پژوهشگران جنینتک در ایالات متحده و نیوبرگر در انگلستان، با اتصال ژنتیکی ناحیهی «ثابت» پادتن انسان به ناحیهی اتصالی و «متغیر» پادتن موش، از این خاصیت استفاده کردند. وینتر فقط با پیوند نواحی تعیین مکملی پادتن موش به پادتن انسان، این فکر را یک قدم پیشتر برد، و بدین ترتیب اجزای فعال پادتن موش را «انسانی» کرد. در فرایند «پیوند» اجزای انسانی، امکان دارد که تمایل اتصال پادتن کمی کاهش یابد، اما این پادتنها موفقیتهایی نیز به بار آوردهاند. پژوهشگران شرکت اسکاتجن، که زیر نظر آزمایشگاه شورای تحقیقات پزشکی فعالیت دارد، در یکی از گردهمآییهای خود در لندن اعلام کردند که نخستین پادتن انسانی شده علیه ویروسها را که در پستانداران مؤثر واقع شده است تولید کردند.
در اسکاتجن با کمک وینتر پادتنی انسانی شده به وجود آوردند که در موش به طور مؤثری با عفونت ویروس چسبانندهی بافت تنفسی (RSV) مقابله میکرد. اسکاتجن این موفقیت را قدم اول در درمان ششصد و پنجاه هزار کودکی میداند که هر ساله در ایالات متحده، اروپا، و ژاپن به آن مبتلا میشوند. به گفتهی سرپرست پژوهشی شرکت، در حال حاضر RSV شایعترین بیماری تنفسی در کودکان است، و هیچ واکسن یا داروی ضدویروسی مؤثری برای پیشگیری و درمان آن وجود ندارد. او گفت در گذشته از نمونههایی از پادتنهای چند دودمانی استفاده شده است، ولی موفقیت بسیار ناچیزی داشتهاند چون هم پادتنها بسیار رقیقاند و هم احتمال انتقال بیماری از راه سرم وجود دارد. وی توضیح داد: «ما از پادتنی از موش شروع کردیم که یاختههای آلوده به RSV را شناسایی میکند، و سپس آن را در پادتن انسانی ادغام کردیم. پادتن انسانی شدهی ما در محیط آزمایشگاه مانع از آن شد که RSV باعث بههم چسبیدگی یاختههای بدن بشود (که عمدهترین عارضهی ویروس است) و در پیشگیری از بیماری و درمان موشها مؤثر بود.»
گروه وینتر ابتکار مهم دیگری نیز انجام داد که عبارت بود از بهکارگیری واکنش زنجیرهای پلیمراز (PCR) در تکنولوژی پادتن تک دودمانی. واکنش زنجیرهای پلیمراز، زیست تکنولوژیستها را قادر میسازد تا نسخههای متعددی از DNAی یک یاختهی واحد تهیه کنند. وینتر برای جداسازی و تکثیر ژنهای رمزدهندهی مواضع اتصال پادتن، یعنی اجزای سنگین و سبک هر «بازو»ی پادتن، که مجموعاً به ناحیهی FV موسوماند، روشی ابداع کرد. آنگاه ژنها را در باکتریها وادار به تولید قسمتهای مربوطهی پادتن کرد. شرکت امریکایی ستوس این کاربرد را به نام خود ثبت کرد.
در حین این پژوهش، وینتر و گروهش همچنین دریافتند که گاهی ناحیهی اتصال زنجیرهی سبک بدون کمک زنجیرهی سنگین مجاورش هم به پادگن متصل میشود. همین امر این امید را برانگیخت که شاید بتوان «زیرپادتنی» تولید کرد که به تومورها نفوذ کند. آنان کشف کردند که چگونه این قطعههای بالقوه درمانگر – یا پادتنهای تک حوزهای – را به کمک جداسازی و تکثیر ژنهای ناشی از آنها و بروزشان در باکتریها، تولید کنند.
دودمانسازی ژنهای پادتنی و تفکیک آنها برای بروز در باکتری و اتصال به پادگن، از ویژگیهای تکنولوژی پادتن نسل سوم است. بعدها پژوهشگران درمانگاه اسکریپس در لایولای کالیفرنیا، و شرکت زیست تکنولوژی استراتاجین در سن دیهگو، شکل دیگری از این روش را عرضه کردند. آنان ژنهای زنجیرهی سنگین و سبکی را که از جانوری ایمن استخراج شده بودند به طور تصادفی با هم ترکیب نمودند و در باکتریها بروز دادند، و بر اساس قدرت اتصال به پادگنها از هم تفکیک کردند.
از روشهای امیدبخش دیگری که برای تولید پادتنهای منتخب عرضه شده است ادغام ژنهای سازندهی پادتن در رویان جانوران مناسبی همچون گوسفند است. مطابق این نظریه، وقتی این گوسفندانِ «ترانس ژنیک» (یا «ترابرندهی ژنها») به طور کامل رشد یابند، پادتنها را در شیر خود تولید میکنند. مارتین بریز، سرپرست سابق تجاری شرکت پروتئینهای دارویی راسلین در نزدیکی ادینبورو در انگلستان، معتقد بود که انگلیس در این رشته مقام اول را دارد. این شرکت یکی از عوامل انعقاد خون به نام عامل 9 (IX) را به همین ترتیب از گوسفندان ترانس ژنیک به دست آورد، اما به گفتهی بریز مقدار آن بسیار دلسرد کننده بود. با این حال او گمان میکرد احتمال این که بتوان با استفاده از جانوران ترانس ژنیک پادتنهایی تولید کرد که صرفهی اقتصادی هم داشته باشند وجود دارد، و پیشبینی میکرد که شاید روزی از گوسفندان ترانس ژنیک برای تهیهی پادتنهای طبیعی و یا انواع «مختلط» آن (یعنی پادتنهایی که نتیجهی پیوند نواحی متغیر پادتن موش به نواحی ثابت پادتن انسان هستند) استفاده شود. این روش نوید تولید شیری را برای شیرخواران میدهد که با مهندسی ژنتیک تغییر یافته باشد، و پادتنهایی در آن باشد که با باکتریهای مشکلآفرین لولهی گوارش نوزادان مقابله کند.
این امید مهم دیگر نیز وجود دارد که پادتنهایی را که اتصال بسیار محکمی با پادگن دارند، و به اصطلاح «پادتنهای انسانی با قدرت زیاد» نامیده میشوند بتوان با دقت بیشتری تفکیک کرد. پیشرفتهایی که در این زمینه انجام گرفتهاند با عرضهی موش مبتلا به کمبود ایمنی توأم شدید، تسریع شدهاند. در این موشها یاختههای انسان پیوند شدهاند. بنابراین ایمنیشناسان میتوانند جانوران را در معرض عوامل عفونی و سمومی قرار دهند که تولید پادتنها را تحریک میکنند. پادتنهایی که بدین ترتیب تولید شوند کاملاً انسانی خواهند بود.
چنین پیشرفتهایی باعث شدهاند که جستجو برای داروهای مبتنی بر پادتنهای تک دودمانی سرعت یابد تا در درمان سرطان، ایدز، و دیگر بیماریهای خطرناک از آنها استفاده شود. در حدود ده مؤسسهی بزرگ زیست تکنولوژی در ایالات متحده صدها میلیون دلار برای تحقیق و توسعه در این زمینهها سرمایهگذاری کردهاند. شاید بتوان شرکت سنتوکور را در مالورن پنسیلوانیا بزرگترینِ آنها دانست. فعالیت این شرکت منحصراً در زمینهی پادتنهاست و تاکنون چند ده پادتن تک دودمانی را به مرحلهی آزمایش بالینی رسانده است.
عمدهترین داروی مبتنی بر پادتن که به فروش میرسد OKt3 است که شرکت اورتوبایوتک در نیوجرسی تولید می کند. این دارو با اتصال به یاختههای بالغ T (T-cells) و نابود کردن آنها، به جلوگیری از رد اعضایی که به تازگی پیوند شدهاند کمک میکند. یاختههای T نوع دیگری از گویچههای سفید خون هستند که باعث رد پیوند میشوند. اما دورهی درمانی این دارو تقریباً سه هزار دلار هزینه دارد. شرکت انگلیسی ایمونولوجی که در کیمبریج قرار دارد نوع دیگری تهیه کرده است که مراحل بالینی را پشت سر گذاشت. این دارو به پادگنهای سطحی گویچههای سفیدی که در اعضای پیوندی وجود دارند و باعث بروز پاسخهای ایمنی شدیدی در میزبان میشوند اتصال مییابد. ظرافت داروی مبتنی بر پادتن این شرکت در این است که گویچههای سفید را قبل از آن که عضو به بدن پیوند شود نابود میکند.
به زودی پزشکان ایالات متحده قادر خواهند بود تا از داروهای مبتنی بر پادتن برای درمان شوک عفونی (مسمومیت خون) استفاده کنند. معمولاً در شوک عفونی، خون به باکتری آلوده میشود که غالباً پیامدهای مرگباری دارد. یکی از این داروها XomEnE5 است که شرکت زوما در برکلی کالیفرنیا تولید میکند و مبتنی بر پادتن موش است، در حالی که سنتوکسین، که شرکت سنتوکور میسازد، پادتنی انسانی است که به گفتهی شومیکر احتمال زنده ماندن را از پنجاه درصد به هفتاد و پنج درصد افزایش میدهد. شرکتهای متعدد دیگری از جمله سلتک، مشغول تهیهی داروهایی هستند که عامل مرگ تومور را خنثی میکنند، که از مواد شیمیایی بدن است که در مبتلایان به شوک عفونی به نحو خطرناکی افزایش مییابد.
بسیاری داروهای مبتنی بر پادتن برای مقابله با ایدز در حال تهیهاند. یکی از آنها که در جنینتک طراحی شد به مرحلهی آزمایش بالینی رسید. این دارو به یاختههای T آلوده به HIV متصل میشود و آنها را نابود میکند. شرکتهای دیگری مشغول تهیهی فراوردههای مبتنی بر پادتن علیه ویروسهای ورم کبد، زونا، و سیتومگالو ویروس هستند. این ویروسها هدف خوبی برای پادتنها به شمار میروند، چون هیچ داروی دیگری علیهشان کارگر نیست. اما به گفتهی جان ساوین از مرکز کاربرد علم و تکنولوژی انگلستان، هزینهی سنگین تهیهی پادتنها باعث میشود که در درمان عفونتهای باکتریایی، قابل رقابت با آنتی بیوتیکها نباشند. ساوین در گزارشی که برای این مرکز دربارهی ارزش تکنولوژی مهندسی پادتن در انگلستان تکمیل کرد گفت: «هر کیلوگرم اکسی تتراسیکلین، که از آنتی بیوتیکهای رایج است، بیست و سه دلار قیمت دارد. این رقم را با هزینهی ارزانترین پادتن تک دودمانی، که قیمت هر کیلوگرم آن در محدودهی میلیون دلار است مقایسه کنید.»
اما به طور کلی بزرگترین مشکل این است که حتی پادتنها نیز به دشواری به تومورهای سخت نفوذ میکنند. ساوین میگوید: «کم نیست مواردی که میزان نفوذ کمتر از یک درصد باشد، و حتی نفوذ ده درصد هم فعالیت خوبی است.» یکی از چارهها این است که توموری از پیش با پادتن بیضرر شود، و دقت شود که پادتنهای نامناسب از بدن بیرون روند. هدف آن است که بعداً پادتن دومی – که سم یا ایزوتوپ پرتوزایی بر آن سوار شده است – اولی را بیابد، و در این میان تومور را نیز از بین ببرد. شرکت امریکایی هایبری تک، چنین پادتن دو منظورهای را علیه سرطان کولون و راست روده تولید کرد. این پادتن، هم به پادگن CEA و هم به دارویی که برای نابود کردن تومور با خود ایندیوم پرتوزا حمل میکند، متصل میشود. ساوین گفت این دارو پیشرفت چشمگیری در رساندن مقادیر کافی پرتوزایی به تومور از خود نشان داده است.
اما گاهی اتصال پادتنها به ایزوتوپهای پرتوزا دشوار است. یک راه برای گریز از این مشکل آن است که به جای ایزوتوپ، سمی به پادتن متصل شود، یا این که ترتیبی اتخاذ شود که پادتن، سازوکارهای دفاع طبیعی بدن را فعال سازد. احتمالاً روش اخیر، که پادتن تک دودمانی سنتوکور علیه سرطان کولون نمونهای از کاربرد آن است، امیدوار کنندهترینِ این روشهاست، چون امکان دارد سموم و هستههای پرتوزا سلولهای سالم را نیز از بین ببرند، و ضمناً هر مولکول زهردار تنها یک یاخته را نابود میکند. ساوین گفت: «اگر بتوان کاری کرد که یاختههای T یاختههای سرطانی را بیگانه بدانند، به نحو مؤثری آنها را از بین خواهند برد. از آنجا که هر یاختهی T یاختههای سرطانی متعددی را از بین میبرد و به تومورهای سخت نیز نفوذ میکند، از لحاظ نظری روش مؤثری است.»
از امیدبخشترین زمینهها برای تهیهی داروهای مبتنی بر پادتنهای تک دودمانی، استفاده از آنها جهت حل لختههای خون، درمان بیماریهای خود ایمنی همچون روماتیسم مفصلی، و پیوند اعضاست. ایمنیشناسان تاکنون دهها پادگن را بر سطح گویچههای سفید شناسایی کردهاند که در بسیاری از این حالتها دخالت دارند. قدم بعدی، بهکارگیری انواعی از پادتنهای تک دودمانی است که پاسخ ایمنی معینی را تغییر دهند، هدایت کنند، یا متوقف سازند.
ساوین بیان داشت: «از میان همهی این احتمالات، آنهایی که مربوط به تنظیم دستگاه ایمنی میشوند، بیشترین امید بازاریابی را دارند.» اما او نیز مانند بسیاری دیگر پیشبینی میکند که درسهای دهههای گذشته باعث میشوند که در آینده نقش بسیار گستردهتری به داروهای مبتنی بر پادتنهای تک دودمانی داده شود.
شرکت انگلیسی اسکاتجن ادعا کرد که پیشرفتی در تکنولوژی پادتن نسل سوم به دست آورد. پژوهشگران آن شرکت «پادتن انسانی شده«ای تولید کردند و از آن برای درمان موشی که به ویروس چسبانندهی بافت تنفسی (RSV) مبتلا شده بود بهره گرفتند. روشهایی که برای تهیهی پادتن به کار بردند از ابتکارات گرگ وینتر در آزمایشگاه زیست شناسی مولکولی شورای تحقیقات پزشکی در کیمبریج است. فرنک کار، سرپرست پژوهشی سابق اسکاتجن، توضیح داد که پادتن «انسانی شده» یا «بازساخته»ی آنان تقریباً به طور کامل انسانی است. تنها قسمتهایی که از موش گرفته شدند نواحی «تعیین مکملی» هستند که زمانی بخشی از پادتن کامل موش بودند.
پژوهشگران، پادتن کامل را از موشی که قبلاً به RSV آلوده شده است استخراج میکنند، و پادتنهایی را برمیگزینند که بیشترین قدرت اتصال به ویروس را داشته باشند. پادتنهای انسانی شده واجد تمام ویژگیهای پادتنهای معمولی انسان هستند، و علاوه بر آنها از این مزیت نیز برخوردارند که میتوانند مهاجم جدیدی را شناسایی کنند. در آغاز، پژوهشگران از نواحی متغیر پادتن کامل موش شروع میکنند. اول DNA این نواحی را شناسایی و نسخهبرداری میکنند، و توالی بازهای آن را مشخص میسازند. بعد توالیهای DNA خاصی را که رمز دهندهی نواحی «تعیین مکملی» هستند «صید» میکنند. (نواحی تعیین مکملی، مواضع دقیق اتصال پادتن هستند که به نواحی اتصالی پادگن یا شاخصهای پادگنی آن وصل میشوند.) آنگاه DNA این نواحی را در آزمایشگاه تولید میکنند.
در مرحلهی بعد، ژنهای رمز دهندهی نواحی متغیر، پادتن انسان را جدا میکنند و DNA مصنوعی موش را به آن پیوند میکنند. فرایند پیوند به جهشزایی موضعی موسوم است و پادتنی انسانی در اختیار محققان قرار میدهد که ناحیهی متغیر آن با نواحی تعیین مکملی پادتن موش «پنجه در پنجه» شده است. دوخت این نواحی متغیر بازساخته به نواحی ثابت پادتن انسان، آخرین مرحلهی بازسازی پادتن است. نتیجهی کار پادتنی است که شکل معروف «Y» را دارد، و تقریباً به طور کامل انسانی است.
اینگونه پادتنهای نسل سوم، برتری چشمگیری نسبت به پادتنهای «مختلط» نسل دوم دارند. پژوهشگران، پادتنهای اخیر را با نسخهبرداری از تمام ناحیهی متغیر پادتن موش، و سپس الحاق آنها به نواحی ثابت پادتن انسان، تهیه میکردند. اما برای مقاصد درمانی، این پادتنها هنوز موششان زیاد بود!
با وجود آن که بسیاری از ژنهای پادتنها طی دودمان سازی از دست میروند، اما اگر بخت یارِ کارکنان آزمایشگاه باشد، قادر خواهند بود تا ده هزار ژن نامزد را تکثیر کنند. آنگاه با استفاده از روش هیبریدومایی میلستاین، لنف یاختههایی را که پادتنها را میسازند «فناناپذیر» میکنند. اما در هر نمونهی فرضی تنها حدود هزار یاخته با موفقیت در یاختههای سرطانی ادغام میشوند. هر یاخته (دودمان) در ظرف جداگانهای گذاشته میشود تا یاختههای ممزوج شده رشد یابند، و مایعی ترشح کنند که حاوی پادتن تک دودمانی خاص آن دودمان است. این مایع هر چند وقت یکبار مورد آزمایش قرار میگیرد تا معلوم شود آیا حاوی پادتنهایی که به پادگن متصل میشوند هست یا نه. ممکن است نُه تا دوازده ماه طول بکشد تا تنها یاختههای یک موش تجزیه و تحلیل شود، و تازه باز هم احتمال دارد که جستجو به نتیجهای نرسد. سنگینی کار نیز مشکل دیگری است.
در اوایل سال 1990 میلادی، دیو چیزول و جان مک کفرتی، از نخستین کارمندان کیمبریج آنتی بادی تکنولوجی (یک شرکت متأخر زیست تکنولوژی) با گرگ وینتر و همکارانش در آزمایشگاه زیست شناسی مولکولی شورای تحقیقات پزشکی همکاری کردند تا روش نوینی برای تفکیک پادتنهای لازم ابداع کنند که سهولت، سرعت، و دقتی بیسابقه داشته باشد. روش آنان مبتنی بر ویروس سادهای – یعنی یک باکتریوفاژ (یا به اختصار «فاژ») است که باکتریها را آلوده میکند. پژوهشگران یکی از ژنهای فاژ را که معمولاً رمزدهی یکی از پروتئینهای سطحی نوک ویروس را بر عهده دارد تغییر دادند. سپس DNA رمزدهندهی مولکول پادتن شناخته شدهای را به آن اضافه کردند. بنابراین ژنی که بدین ترتیب از نو طراحی شده بود نوعی «پروتئین اتصالی» تولید میکرد که هم پروتئین سطح ویروس را در خود داشت و هم پادتن را
پادتنی که به این ترتیب از به اصطلاح «فاژ-پادتن» به دست آمد، هنوز هم توان اتصال به پادگن شناخته شده را (که در این مورد لیزوزیم بود) در خود داشت. پژوهشگران محلولی را که به ازای هر یک فاژ-پادتن دارای چهل میلیون فاژ معمولی بود از درون ستونی عبور دادند که دیوارههای آن با مولکولهای پادگن فرش شده بود. تنها فاژی که پس از آزمایش در ستون باقی ماند آنی بود که با مهندسی ژنتیک ژن مولد پادتن را به دست آورده بود. بدین ترتیب اثبات شد که پادتن هنوز توان اتصال به پادگن را داراست. از لحاظ نظری میتوان از این روش برای تفکیک یک پادتن از گروهی از چهل میلیون پادتن مختلف استفاده کرد.
برای بیماریهای خود ایمنی، همچون روماتیسم مفصلی، که در آنها سازوکار دفاعی بدن علیه بافت خودی عمل میکند نیز چنین امیدی وجود داشت. بدین منظور پژوهشگران پادتنی تک دودمانی انتخاب میکردند تا یاختههای «یاغی» ایجاد کنندهی این واکنش را نشانه روند. در اواخر دههی 1970 و اوایل دههی 1980، به نظر میرسید که انواعی از کاربردها، از تصویرنگاری پزشکی گرفته تا درمان ایدز، زیاد دور از دسترس نباشد.
اما این پیشبینیها هرگز تحقق نیافت. یکی از بزرگترین مشکلات، در روش میلستاین و کوهلر نهفته بود که میخواستند یاختههای مولد پادتن را از موش جدا کنند و از آنها برای تولید پادتنهای تک دودمانی در آزمایشگاه بهره بگیرند. در تجربیات اولیه، بسیاری از کسانی که این تک دودمانیها را میگرفتند علیه آنها واکنشهای ایمنی نشان میدادند – چون بدن آنها پادتنهای جدید را بیگانه میانگاشت. قاعدتاً راه حل این مشکل تهیهی پادتنهای تک دودمانی از یاختههای مولد پادتن انسان است، اما معلوم شده که انجام این کار بسیار دشوار است.
در اوایل قرن بیستم، پژوهشگران از جانوران، به ویژه اسب، برای تهیهی پادتنهای دارویی استفاده میکردند. برای آنکه ایمنی شناسان پادتنهایی علیه بیماری خاص تهیه کنند، ابتدا لازم بود عامل عفونی را به جانور تزریق کنند، که به این عمل مایهکوبی میگفتند. آنگاه جانور پادتنهایی تولید میکرد که اختصاصاً «مهاجم» را نشانه میگرفتند. پس از چند هفته، از حیوان خون میگرفتند. از آنجا که سرم (بخشی از خون که گویچههای قرمز و سفید از آن جدا شده است) حاوی پادتنها بود، ایمنی شناسان میتوانستند مستقیماً از آن استفاده کنند. اما این درمان تا حدی ابتدایی بود، چون در سرم پادتنهای متعددی وجود دارند که علیه شمار فراوانی از پادگنهای مختلف ساخته شدهاند. در نمونههای سرمی، پادتنهای ضد عامل بیماریزا غلظت اندکی دارند، بنابراین برای آنکه درمان مؤثر واقع شود به مقدار زیادی سرم احتیاج است.
موفقیت سزار میلستاین در 1975 میلادی، از ظهور نسل دوم فراوردهها و داروهای مبتنی بر پادتن خبر میداد. قرار بود اساس این درمانها پادتنهای یکسان یا تک دودمان باشد. روش میلستاین به پژوهشگران فرصت داد تا با دقت بسیار بیشتری مواضع خاصی را نشانه روند. وقتی میلستاین یاختههای مولد پادتن را از طحال موشهای مایهکوبی شده جدا ساخت، آنها را با یاختههای سرطانی ادغام کرد تا یک مجموعهی یاختهای به نام هیبریدوما به وجود آید. هر هیبریدوما در صورت گرفتن مواد غذایی مناسب، تا ابد تقسیم میشود و رشد مییابد، و مقادیر بالقوه نامحدودی از پادتن تولید میکند.
این روش آغازگر موجی از روشهای جدیدتر بود که دسترسی به پادتنها و قطعات پادتنی را هرچه بیشتر ممکن ساخت. فراوانترین پادتن انسان، IgG، به شکل حرف «Y» است. گیرندههایی که مهاجمان را شناسایی میکنند و به آنها متصل میشوند تنها در بازوهای «Y» قرار دارند. پادتنهای دیگر حالتهای تغییر یافتهی این واحد اولیهاند. بدین ترتیب به عنوان مثال ایمنیشناسان میتوانستند به امید تهیهی پادتنهای مرکبی که خواص درمانی متفاوتی با پادتنهای واحد داشته باشند، ترکیبهای مختلف هیبریدوماها را امتحان کنند. آنان توانستند پادتنهای مختلفی ایجاد کنند که هر بازویشان پادگن متفاوتی را شناسایی میکرد. ممکن بود یک بازو توموری را هدفگیری کند، و بازوی دیگر به فلز پرتوزایی متصل شود، و بدین ترتیب تومور را در معرض تابش اشعه قرار دهد.
تکنولوژی پادتن نسل دوم امکان تهیهی واکسنهایی را نیز فراهم آورده است که از افراد در برابر بیماریهای عفونی خطرناکی همچون ایدز محافظت کنند. هدف آن است که با پادتنهای «طراحی شده»ی بیخطری که از موش آلوده به HIV، یعنی ویروس ایجاد کنندهی ایدز، به دست آمدهاند، دستگاه ایمنی انسان فریب داده شود تا پاسخی بروز دهد. به عنوان نمونه، موشی که با HIV مایهکوبی شده باشد، پادتنهایی علیه ویروس خواهد ساخت. اگر موش دومی با پادتنهای موش اول مایهکوبی شود، ضدپادتنهایی تولید خواهد کرد. این ضدپادتن تصویر آینهای پادتن اول است، به این معنی که همان گیرندهای را دارد که در HIV اصلی موجود است. از لحاظ نظری، پادتنی که از موش دوم به دست میآید، دستگاه ایمنی انسان را وادار به تولید پادتنهایی علیه HIV خواهد کرد، گویی خود ویروس زنده فرد را آلوده کرده باشد.
گرچه این پیشرفتها امیدوار کننده بود، اما تک دودمانیها هنوز انتظارات دانشمندان را برآورده نمیکردند. پژوهشگران دریافتند که پادتنهای کامل از لحاظ زیست مولکولی آنقدر بزرگاند که نفوذشان به تومورها مقدور نیست، و به علاوه تهیهشان هم هزینهی سنگینی دارد. بهکارگیری پادتنهای تک دودمانی موش مشکلات دیگری را نیز باعث میشود. از یک جهت دستگاه ایمنی انسان آنها را بیگانه میشمرد، و دیده شده بود که آنها چنان پاسخهای ایمنی شدیدی القا میکردند که گاهی جان بیمار را به خطر میانداخت. در ضمن این پادتنها، در جلب کمک عناصر دفاعی بدن (فرایندی که مستلزم فعالیت پایهی «Y» پادتن است) به اندازهی پادتنهای خودی مؤثر نبودند.
اما اکنون به برکت پیشرفتهایی که در سالیان اخیر صورت گرفته است به نظر میرسد که دانشمندان دارند بر بسیاری از این مشکلات غلبه میکنند. چندین گروه پژوهشی گامهای اول را در پیشرفتهای عمدهی تکنولوژی پادتن نسل سوم برداشتهاند. ازجملهی این گروهها میتوان به گروه جنین تک، بزرگترین شرکت زیست تکنولوژی ایالات متحده، و نیز گروه مستقر در آزمایشگاه زیست شناسی مولکولی شورای تحقیقات پزشکی در کیمبریج اشاره کرد. پژوهشگران این گروهها تحقیقات خود را بر «انسانی کردن» پادتنهای موش متمرکز کردند تا احتمال این که بدن افراد تحت درمان، پادتنها را رد کند یا علیهشان واکنش نشان دهد کاهش یابد.
اصولاً پادتنها از چهار زنجیرهی پروتئینی تشکیل شدهاند: دو زنجیرهی بلند «سنگین»، و دو زنجیرهی کوتاه «سبک».
پایهی پادتن و قسمتهایی از بازوها که در اتصال نقشی ندارند، از نظر زیست شیمیایی ثابت باقی میمانند. پژوهشگران جنینتک در ایالات متحده و نیوبرگر در انگلستان، با اتصال ژنتیکی ناحیهی «ثابت» پادتن انسان به ناحیهی اتصالی و «متغیر» پادتن موش، از این خاصیت استفاده کردند. وینتر فقط با پیوند نواحی تعیین مکملی پادتن موش به پادتن انسان، این فکر را یک قدم پیشتر برد، و بدین ترتیب اجزای فعال پادتن موش را «انسانی» کرد. در فرایند «پیوند» اجزای انسانی، امکان دارد که تمایل اتصال پادتن کمی کاهش یابد، اما این پادتنها موفقیتهایی نیز به بار آوردهاند. پژوهشگران شرکت اسکاتجن، که زیر نظر آزمایشگاه شورای تحقیقات پزشکی فعالیت دارد، در یکی از گردهمآییهای خود در لندن اعلام کردند که نخستین پادتن انسانی شده علیه ویروسها را که در پستانداران مؤثر واقع شده است تولید کردند.
در اسکاتجن با کمک وینتر پادتنی انسانی شده به وجود آوردند که در موش به طور مؤثری با عفونت ویروس چسبانندهی بافت تنفسی (RSV) مقابله میکرد. اسکاتجن این موفقیت را قدم اول در درمان ششصد و پنجاه هزار کودکی میداند که هر ساله در ایالات متحده، اروپا، و ژاپن به آن مبتلا میشوند. به گفتهی سرپرست پژوهشی شرکت، در حال حاضر RSV شایعترین بیماری تنفسی در کودکان است، و هیچ واکسن یا داروی ضدویروسی مؤثری برای پیشگیری و درمان آن وجود ندارد. او گفت در گذشته از نمونههایی از پادتنهای چند دودمانی استفاده شده است، ولی موفقیت بسیار ناچیزی داشتهاند چون هم پادتنها بسیار رقیقاند و هم احتمال انتقال بیماری از راه سرم وجود دارد. وی توضیح داد: «ما از پادتنی از موش شروع کردیم که یاختههای آلوده به RSV را شناسایی میکند، و سپس آن را در پادتن انسانی ادغام کردیم. پادتن انسانی شدهی ما در محیط آزمایشگاه مانع از آن شد که RSV باعث بههم چسبیدگی یاختههای بدن بشود (که عمدهترین عارضهی ویروس است) و در پیشگیری از بیماری و درمان موشها مؤثر بود.»
گروه وینتر ابتکار مهم دیگری نیز انجام داد که عبارت بود از بهکارگیری واکنش زنجیرهای پلیمراز (PCR) در تکنولوژی پادتن تک دودمانی. واکنش زنجیرهای پلیمراز، زیست تکنولوژیستها را قادر میسازد تا نسخههای متعددی از DNAی یک یاختهی واحد تهیه کنند. وینتر برای جداسازی و تکثیر ژنهای رمزدهندهی مواضع اتصال پادتن، یعنی اجزای سنگین و سبک هر «بازو»ی پادتن، که مجموعاً به ناحیهی FV موسوماند، روشی ابداع کرد. آنگاه ژنها را در باکتریها وادار به تولید قسمتهای مربوطهی پادتن کرد. شرکت امریکایی ستوس این کاربرد را به نام خود ثبت کرد.
در حین این پژوهش، وینتر و گروهش همچنین دریافتند که گاهی ناحیهی اتصال زنجیرهی سبک بدون کمک زنجیرهی سنگین مجاورش هم به پادگن متصل میشود. همین امر این امید را برانگیخت که شاید بتوان «زیرپادتنی» تولید کرد که به تومورها نفوذ کند. آنان کشف کردند که چگونه این قطعههای بالقوه درمانگر – یا پادتنهای تک حوزهای – را به کمک جداسازی و تکثیر ژنهای ناشی از آنها و بروزشان در باکتریها، تولید کنند.
دودمانسازی ژنهای پادتنی و تفکیک آنها برای بروز در باکتری و اتصال به پادگن، از ویژگیهای تکنولوژی پادتن نسل سوم است. بعدها پژوهشگران درمانگاه اسکریپس در لایولای کالیفرنیا، و شرکت زیست تکنولوژی استراتاجین در سن دیهگو، شکل دیگری از این روش را عرضه کردند. آنان ژنهای زنجیرهی سنگین و سبکی را که از جانوری ایمن استخراج شده بودند به طور تصادفی با هم ترکیب نمودند و در باکتریها بروز دادند، و بر اساس قدرت اتصال به پادگنها از هم تفکیک کردند.
از روشهای امیدبخش دیگری که برای تولید پادتنهای منتخب عرضه شده است ادغام ژنهای سازندهی پادتن در رویان جانوران مناسبی همچون گوسفند است. مطابق این نظریه، وقتی این گوسفندانِ «ترانس ژنیک» (یا «ترابرندهی ژنها») به طور کامل رشد یابند، پادتنها را در شیر خود تولید میکنند. مارتین بریز، سرپرست سابق تجاری شرکت پروتئینهای دارویی راسلین در نزدیکی ادینبورو در انگلستان، معتقد بود که انگلیس در این رشته مقام اول را دارد. این شرکت یکی از عوامل انعقاد خون به نام عامل 9 (IX) را به همین ترتیب از گوسفندان ترانس ژنیک به دست آورد، اما به گفتهی بریز مقدار آن بسیار دلسرد کننده بود. با این حال او گمان میکرد احتمال این که بتوان با استفاده از جانوران ترانس ژنیک پادتنهایی تولید کرد که صرفهی اقتصادی هم داشته باشند وجود دارد، و پیشبینی میکرد که شاید روزی از گوسفندان ترانس ژنیک برای تهیهی پادتنهای طبیعی و یا انواع «مختلط» آن (یعنی پادتنهایی که نتیجهی پیوند نواحی متغیر پادتن موش به نواحی ثابت پادتن انسان هستند) استفاده شود. این روش نوید تولید شیری را برای شیرخواران میدهد که با مهندسی ژنتیک تغییر یافته باشد، و پادتنهایی در آن باشد که با باکتریهای مشکلآفرین لولهی گوارش نوزادان مقابله کند.
این امید مهم دیگر نیز وجود دارد که پادتنهایی را که اتصال بسیار محکمی با پادگن دارند، و به اصطلاح «پادتنهای انسانی با قدرت زیاد» نامیده میشوند بتوان با دقت بیشتری تفکیک کرد. پیشرفتهایی که در این زمینه انجام گرفتهاند با عرضهی موش مبتلا به کمبود ایمنی توأم شدید، تسریع شدهاند. در این موشها یاختههای انسان پیوند شدهاند. بنابراین ایمنیشناسان میتوانند جانوران را در معرض عوامل عفونی و سمومی قرار دهند که تولید پادتنها را تحریک میکنند. پادتنهایی که بدین ترتیب تولید شوند کاملاً انسانی خواهند بود.
عمدهترین داروی مبتنی بر پادتن که به فروش میرسد OKt3 است که شرکت اورتوبایوتک در نیوجرسی تولید می کند. این دارو با اتصال به یاختههای بالغ T (T-cells) و نابود کردن آنها، به جلوگیری از رد اعضایی که به تازگی پیوند شدهاند کمک میکند. یاختههای T نوع دیگری از گویچههای سفید خون هستند که باعث رد پیوند میشوند. اما دورهی درمانی این دارو تقریباً سه هزار دلار هزینه دارد. شرکت انگلیسی ایمونولوجی که در کیمبریج قرار دارد نوع دیگری تهیه کرده است که مراحل بالینی را پشت سر گذاشت. این دارو به پادگنهای سطحی گویچههای سفیدی که در اعضای پیوندی وجود دارند و باعث بروز پاسخهای ایمنی شدیدی در میزبان میشوند اتصال مییابد. ظرافت داروی مبتنی بر پادتن این شرکت در این است که گویچههای سفید را قبل از آن که عضو به بدن پیوند شود نابود میکند.
به زودی پزشکان ایالات متحده قادر خواهند بود تا از داروهای مبتنی بر پادتن برای درمان شوک عفونی (مسمومیت خون) استفاده کنند. معمولاً در شوک عفونی، خون به باکتری آلوده میشود که غالباً پیامدهای مرگباری دارد. یکی از این داروها XomEnE5 است که شرکت زوما در برکلی کالیفرنیا تولید میکند و مبتنی بر پادتن موش است، در حالی که سنتوکسین، که شرکت سنتوکور میسازد، پادتنی انسانی است که به گفتهی شومیکر احتمال زنده ماندن را از پنجاه درصد به هفتاد و پنج درصد افزایش میدهد. شرکتهای متعدد دیگری از جمله سلتک، مشغول تهیهی داروهایی هستند که عامل مرگ تومور را خنثی میکنند، که از مواد شیمیایی بدن است که در مبتلایان به شوک عفونی به نحو خطرناکی افزایش مییابد.
بسیاری داروهای مبتنی بر پادتن برای مقابله با ایدز در حال تهیهاند. یکی از آنها که در جنینتک طراحی شد به مرحلهی آزمایش بالینی رسید. این دارو به یاختههای T آلوده به HIV متصل میشود و آنها را نابود میکند. شرکتهای دیگری مشغول تهیهی فراوردههای مبتنی بر پادتن علیه ویروسهای ورم کبد، زونا، و سیتومگالو ویروس هستند. این ویروسها هدف خوبی برای پادتنها به شمار میروند، چون هیچ داروی دیگری علیهشان کارگر نیست. اما به گفتهی جان ساوین از مرکز کاربرد علم و تکنولوژی انگلستان، هزینهی سنگین تهیهی پادتنها باعث میشود که در درمان عفونتهای باکتریایی، قابل رقابت با آنتی بیوتیکها نباشند. ساوین در گزارشی که برای این مرکز دربارهی ارزش تکنولوژی مهندسی پادتن در انگلستان تکمیل کرد گفت: «هر کیلوگرم اکسی تتراسیکلین، که از آنتی بیوتیکهای رایج است، بیست و سه دلار قیمت دارد. این رقم را با هزینهی ارزانترین پادتن تک دودمانی، که قیمت هر کیلوگرم آن در محدودهی میلیون دلار است مقایسه کنید.»
اما به طور کلی بزرگترین مشکل این است که حتی پادتنها نیز به دشواری به تومورهای سخت نفوذ میکنند. ساوین میگوید: «کم نیست مواردی که میزان نفوذ کمتر از یک درصد باشد، و حتی نفوذ ده درصد هم فعالیت خوبی است.» یکی از چارهها این است که توموری از پیش با پادتن بیضرر شود، و دقت شود که پادتنهای نامناسب از بدن بیرون روند. هدف آن است که بعداً پادتن دومی – که سم یا ایزوتوپ پرتوزایی بر آن سوار شده است – اولی را بیابد، و در این میان تومور را نیز از بین ببرد. شرکت امریکایی هایبری تک، چنین پادتن دو منظورهای را علیه سرطان کولون و راست روده تولید کرد. این پادتن، هم به پادگن CEA و هم به دارویی که برای نابود کردن تومور با خود ایندیوم پرتوزا حمل میکند، متصل میشود. ساوین گفت این دارو پیشرفت چشمگیری در رساندن مقادیر کافی پرتوزایی به تومور از خود نشان داده است.
اما گاهی اتصال پادتنها به ایزوتوپهای پرتوزا دشوار است. یک راه برای گریز از این مشکل آن است که به جای ایزوتوپ، سمی به پادتن متصل شود، یا این که ترتیبی اتخاذ شود که پادتن، سازوکارهای دفاع طبیعی بدن را فعال سازد. احتمالاً روش اخیر، که پادتن تک دودمانی سنتوکور علیه سرطان کولون نمونهای از کاربرد آن است، امیدوار کنندهترینِ این روشهاست، چون امکان دارد سموم و هستههای پرتوزا سلولهای سالم را نیز از بین ببرند، و ضمناً هر مولکول زهردار تنها یک یاخته را نابود میکند. ساوین گفت: «اگر بتوان کاری کرد که یاختههای T یاختههای سرطانی را بیگانه بدانند، به نحو مؤثری آنها را از بین خواهند برد. از آنجا که هر یاختهی T یاختههای سرطانی متعددی را از بین میبرد و به تومورهای سخت نیز نفوذ میکند، از لحاظ نظری روش مؤثری است.»
از امیدبخشترین زمینهها برای تهیهی داروهای مبتنی بر پادتنهای تک دودمانی، استفاده از آنها جهت حل لختههای خون، درمان بیماریهای خود ایمنی همچون روماتیسم مفصلی، و پیوند اعضاست. ایمنیشناسان تاکنون دهها پادگن را بر سطح گویچههای سفید شناسایی کردهاند که در بسیاری از این حالتها دخالت دارند. قدم بعدی، بهکارگیری انواعی از پادتنهای تک دودمانی است که پاسخ ایمنی معینی را تغییر دهند، هدایت کنند، یا متوقف سازند.
ساوین بیان داشت: «از میان همهی این احتمالات، آنهایی که مربوط به تنظیم دستگاه ایمنی میشوند، بیشترین امید بازاریابی را دارند.» اما او نیز مانند بسیاری دیگر پیشبینی میکند که درسهای دهههای گذشته باعث میشوند که در آینده نقش بسیار گستردهتری به داروهای مبتنی بر پادتنهای تک دودمانی داده شود.
پژوهشگران، پادتن کامل را از موشی که قبلاً به RSV آلوده شده است استخراج میکنند، و پادتنهایی را برمیگزینند که بیشترین قدرت اتصال به ویروس را داشته باشند. پادتنهای انسانی شده واجد تمام ویژگیهای پادتنهای معمولی انسان هستند، و علاوه بر آنها از این مزیت نیز برخوردارند که میتوانند مهاجم جدیدی را شناسایی کنند. در آغاز، پژوهشگران از نواحی متغیر پادتن کامل موش شروع میکنند. اول DNA این نواحی را شناسایی و نسخهبرداری میکنند، و توالی بازهای آن را مشخص میسازند. بعد توالیهای DNA خاصی را که رمز دهندهی نواحی «تعیین مکملی» هستند «صید» میکنند. (نواحی تعیین مکملی، مواضع دقیق اتصال پادتن هستند که به نواحی اتصالی پادگن یا شاخصهای پادگنی آن وصل میشوند.) آنگاه DNA این نواحی را در آزمایشگاه تولید میکنند.
در مرحلهی بعد، ژنهای رمز دهندهی نواحی متغیر، پادتن انسان را جدا میکنند و DNA مصنوعی موش را به آن پیوند میکنند. فرایند پیوند به جهشزایی موضعی موسوم است و پادتنی انسانی در اختیار محققان قرار میدهد که ناحیهی متغیر آن با نواحی تعیین مکملی پادتن موش «پنجه در پنجه» شده است. دوخت این نواحی متغیر بازساخته به نواحی ثابت پادتن انسان، آخرین مرحلهی بازسازی پادتن است. نتیجهی کار پادتنی است که شکل معروف «Y» را دارد، و تقریباً به طور کامل انسانی است.
اینگونه پادتنهای نسل سوم، برتری چشمگیری نسبت به پادتنهای «مختلط» نسل دوم دارند. پژوهشگران، پادتنهای اخیر را با نسخهبرداری از تمام ناحیهی متغیر پادتن موش، و سپس الحاق آنها به نواحی ثابت پادتن انسان، تهیه میکردند. اما برای مقاصد درمانی، این پادتنها هنوز موششان زیاد بود!
با وجود آن که بسیاری از ژنهای پادتنها طی دودمان سازی از دست میروند، اما اگر بخت یارِ کارکنان آزمایشگاه باشد، قادر خواهند بود تا ده هزار ژن نامزد را تکثیر کنند. آنگاه با استفاده از روش هیبریدومایی میلستاین، لنف یاختههایی را که پادتنها را میسازند «فناناپذیر» میکنند. اما در هر نمونهی فرضی تنها حدود هزار یاخته با موفقیت در یاختههای سرطانی ادغام میشوند. هر یاخته (دودمان) در ظرف جداگانهای گذاشته میشود تا یاختههای ممزوج شده رشد یابند، و مایعی ترشح کنند که حاوی پادتن تک دودمانی خاص آن دودمان است. این مایع هر چند وقت یکبار مورد آزمایش قرار میگیرد تا معلوم شود آیا حاوی پادتنهایی که به پادگن متصل میشوند هست یا نه. ممکن است نُه تا دوازده ماه طول بکشد تا تنها یاختههای یک موش تجزیه و تحلیل شود، و تازه باز هم احتمال دارد که جستجو به نتیجهای نرسد. سنگینی کار نیز مشکل دیگری است.
در اوایل سال 1990 میلادی، دیو چیزول و جان مک کفرتی، از نخستین کارمندان کیمبریج آنتی بادی تکنولوجی (یک شرکت متأخر زیست تکنولوژی) با گرگ وینتر و همکارانش در آزمایشگاه زیست شناسی مولکولی شورای تحقیقات پزشکی همکاری کردند تا روش نوینی برای تفکیک پادتنهای لازم ابداع کنند که سهولت، سرعت، و دقتی بیسابقه داشته باشد. روش آنان مبتنی بر ویروس سادهای – یعنی یک باکتریوفاژ (یا به اختصار «فاژ») است که باکتریها را آلوده میکند. پژوهشگران یکی از ژنهای فاژ را که معمولاً رمزدهی یکی از پروتئینهای سطحی نوک ویروس را بر عهده دارد تغییر دادند. سپس DNA رمزدهندهی مولکول پادتن شناخته شدهای را به آن اضافه کردند. بنابراین ژنی که بدین ترتیب از نو طراحی شده بود نوعی «پروتئین اتصالی» تولید میکرد که هم پروتئین سطح ویروس را در خود داشت و هم پادتن را
پادتنی که به این ترتیب از به اصطلاح «فاژ-پادتن» به دست آمد، هنوز هم توان اتصال به پادگن شناخته شده را (که در این مورد لیزوزیم بود) در خود داشت. پژوهشگران محلولی را که به ازای هر یک فاژ-پادتن دارای چهل میلیون فاژ معمولی بود از درون ستونی عبور دادند که دیوارههای آن با مولکولهای پادگن فرش شده بود. تنها فاژی که پس از آزمایش در ستون باقی ماند آنی بود که با مهندسی ژنتیک ژن مولد پادتن را به دست آورده بود. بدین ترتیب اثبات شد که پادتن هنوز توان اتصال به پادگن را داراست. از لحاظ نظری میتوان از این روش برای تفکیک یک پادتن از گروهی از چهل میلیون پادتن مختلف استفاده کرد.
تازه های مقالات
ارسال نظر
در ارسال نظر شما خطایی رخ داده است
کاربر گرامی، ضمن تشکر از شما نظر شما با موفقیت ثبت گردید. و پس از تائید در فهرست نظرات نمایش داده می شود
نام :
ایمیل :
نظرات کاربران
{{Fullname}} {{Creationdate}}
{{Body}}