Согласно отчету аналитической компании Business Research, объем рынка моноклональных антител достигнет 330,35 миллиарда долларов к 2027 году, ежегодно увеличиваясь на 12%. Фарма FM с помощью друзей из научно-популярного издания «Биомолекула» решил вспомнить, с чего началась история этого прогрессивного метода терапии и как моноклональные антитела применяют сегодня.
Все началось с чудо-сыворотки
В XIX веке об иммунизации уже знали — благодаря первой в мире вакцине, открытой Эдвардом Дженнером. Стало понятно, что вещества, которые помогают привитому человеку не заболеть, содержатся в сыворотке — жидкой части крови.
В 1890 году немецкий врач Эмиль Адольф фон Беринг и японский микробиолог Китасато Сибасабуро опубликовали статью «О развитии иммунитета против дифтерии и столбняка у животных», которую завершили громким заявлением: «Таким образом, возможность лечения даже самых тяжелых заболеваний больше не может быть проигнорирована». Беринг не только создал спасительную антидифтерийную сыворотку, но и стал основоположником «сывороточной терапии», за что в 1901 году получил Нобелевскую премию, а также заложил основы проведения доклинических и клинических исследований таких препаратов.
Теория «боковых цепей»
Хотя понятие антител уже появилось, ученые XIX века точно не знали, как они вырабатываются, какими бывают, как ищут и обезвреживают антигены. Теории создавались и опровергались, гипотезы выдвигались и разбивались о новые открытия — иммунология продвигалась вперед медленно, в том числе потому, что центральную догму молекулярной биологии «ДНК → РНК → белок» Фрэнсис Крик предложил только в 1958 году, а до этого времени ученые не знали о принципах синтеза белковой молекулы.
В 1897 г. Крауз описал реакцию преципитации (образования комплекса) между антигеном и антителом, и ученые получили возможность качественно и количественно исследовать реакцию «антиген—антитело». Немецкий микробиолог Пауль Эрлих, один из основоположников иммунологии и химиотерапии, разработал принцип количественного определения антител и антигенов методом титрования и теорию «боковых цепей», которая объясняла образование антител.
Согласно теории, антитело — это особый вид молекул, расположенных в виде рецепторов («боковых цепей») на поверхности клеток, которые взаимодействуют с антигеном по принципу «ключ—замок». На поверхности клеток изначально существует некий репертуар таких рецепторов, и антиген отбирает специфичные ему антитела, которые открепляются от поверхности клетки, циркулируют в крови, находят и инактивируют антигены. Десятилетия спустя теорию поставили под сомнение: оказалось, антитела вырабатываются не только против возбудителей заболеваний, но и против безвредных веществ, в том числе собственных молекул организма. А иммунолог Карл Ландштейнер из Австрии доказал, что репертуар антител не может быть ограничен, они вырабатываются и к «искусственным» соединениям, которых нет в природе.
Все это время, пока структуру молекулы ДНК еще не расшифровали, были популярны матричные теории: специфичность антител объясняли так: антиген выступает в роли матрицы, и на его поверхности синтезируются антитела — аминокислоты сшиваются в цепочку, комплементарную конформации (расположению атомов в молекуле) антигена.
Клонально-селективная теория
Матричные теории выглядели логично, но не объясняли такие феномены, как иммунологическая память, когда антитела быстрее вырабатываются при повторной встрече с вирусом; или иммунологическая толерантность — способность организма не реагировать на собственные антигены. Стало понятно, что механизм появления антител гораздо сложнее.
В 1948 году шведская исследовательница Астрид Фагреус нашла источник антител — активированные В-лимфоциты, плазматические клетки. А в 1949 году, австралийский вирусолог Фрэнк Бёрнет совместно с Фрэнком Феннером опубликовал монографию «Продукция антител», где впервые выдвинул гипотезу непрямой матрицы: он предположил, что антигены умеют изменять структуру РНК в антиген-продуцирующих клетках,что запускает синтез специфических антител.
Следующий этап в исследовании антител — это теория естественного отбора, которую в 1955 году выдвинул датский иммунолог Нильс Ерне: согласно ей, в организме синтезируется полный набор антител, которые связываются с антигенами и доставляют их клеткам-продуцентам антител, а те уже вырабатывают высокоспецифичные антитела. И, наконец, австралийский вирусолог-имунолог Фрэнк Бёрнет в 1957 году создал клонально-селективную теорию: попадая в организм, антиген распознается специфическим рецептором на поверхности антитело-продуцирующей клетки, которая начинает активно делиться, образуя клон из фактически одинаковых клеток, вырабатывающих антитела, сходные по структуре с рецептором на поверхности клетки-родоначальницы клона. В основе механизма — постоянный отбор «успешных» клонов, что повышает специфичность антител. Одним из подтверждений теории стала разработанная в 1970-х технология получения гибридóм — клеток, продуцирующих моноклональные антитела.
Трудности патента, Маргарет Тэтчер и драйвер для иммунологии
Чтобы использовать высокоспецифичные антитела в медицине, нужно было научиться их получать в больших количествах. Для синтеза моноклональных (идентичных на молекулярном уровне) антител необходимо отобрать нужный клон антитело-продуцирующих клеток и культивировать его в лабораторных условиях, но главное — «обессмертить» продуцирующие клетки. И в 1970-х ученые Сезар Мильштейн и Жорж Кёлер разработали технологию производства гибридóм — клеточных гибридов из нормальной и опухолевой клеток, синтезирующих моноклональные антитела.
Технологию не запатентовали, и это позволило ученым из других стран взять этот метод на вооружение и таким образом развивать иммунологическую отрасль. Впрочем, потенциал технологии оценил предприимчивый агент Medical Research Council (MRC) Тони Викерс, но патент получить не удалось: к тому времени статья Мильштейна и Кёлера уже была опубликована в журнале Nature, и компания National Research Development Corporation отказала Викерсу. Узнав об этом, Маргарет Тэтчер была в ярости, особенно потому, что американская компания «Вистар» получила патент на моноклональные антитела против опухолевых антигенов, а в основе разработки лежало открытие британца Мильштейна — тот сам предоставил главе компании линии клеток миеломы X63.
Сам Миштейн от отсутствия патента не расстроился и даже посчитал это «благословением»: иначе он не смог бы свободно трудиться и делиться научными открытиями с миром. А в 1984 году он вместе с коллегой Кёлером получил Нобелевскую премию.
Переворот в фарме
Моноклональные антитела, которые точечно взаимодействуют с нужным антигеном, стали одним из самых многообещающих открытий для фармкомпаний. На их основе можно разрабатывать высокочувствительные, точные и эффективные препараты — недаром терапия моноклональными антителами стала золотым стандартом в лечении онкозаболеваний, образовав «второе поколение лекарств».
Первым одобренным лекарством на основе моноклонального антитела стал муромонаб, или OKT3: препарат блокировал молекулу CD3 и предотвращал реакцию отторжения органа после трансплантации. Правда, лекарство было создано на основе мышиных моноклональных антител и из-за чужеродных белков провоцировало много побочных эффектов. Технологии продолжили совершенствовать, и теперь большинство таких препаратов основаны на химерных или гуманизированных антителах, с минимальным количеством мышиного материала.
Сегодня в мире более 100 препаратов на основе моноклональных антител, и новые разработки продолжают появляться. Среди них есть 4 блокбастера:
- «Хумира» (адалимумаб) для лечения ревматоидного артрита, псориаза, болезни Крона и других аутоиммунных заболеваний;
- «Ритуксан» (ритуксимаб) для лечения неходжкинской лимфомы;
- «Авастин» (бевацизумаб) — моноклональное антитело, блокирующее работу эндотелиального фактора роста A и препятствующее росту опухолей;
- «Герцептин» (трастузумаб) — блокирует молекулу Her2/neu, провоцирующую рак молочной железы.
Моноклональные антитела используют не только в лечении, но и в диагностике: например, в иммуногистохимии срез ткани окрашивают моноклональными антителами, чтобы определить тип опухоли и подобрать необходимое лечение. Ими также стали помечать исследуемые клетки во время проточной цитометрии — методики, которая позволяет получать комплексную информацию о множестве клеток за раз.
Подпишитесь на наш канал, чтобы не пропускать эксклюзивные новости и колонки Фарма FM.
