Interested Article - Антитела из тяжёлых цепей

amity
  • 2020-05-28
  • 1

Антитело из тяжёлых цепей акулы (слева) и верблюда (посередине) в сравнении с иммуноглобулином G. Тяжёлые цепи окрашены тёмным, лёгкие — светлым

Антитела́ из тяжёлых цепе́й ( англ. Heavy-chain antibody) — класс антител , у которых имеются лишь две тяжёлые цепи и отсутствуют две лёгкие . Они связывают антигены вариабельными доменами , расположенными на тяжёлых цепях (V H ), в отличие от обычных антител, у которых во взаимодействии с антигеном также принимают участие вариабельные домены лёгких цепей (V L ). В природе антитела из тяжёлых цепей имеются только у хрящевых рыб и верблюдовых , но на их основе разрабатываются искусственные терапевтические фрагменты антител — так называемые ( англ. Single-domain antibody) .

История изучения

В 1989 году группа учёных, возглавляемая из Брюссельского свободного университета , изучала иммунную систему одногорбых верблюдов . Кроме обычных антител, состоящих из четырёх цепей, они нашли антитела, состоящие только из двух тяжёлых цепей. Сообщение об этом открытии было опубликовано в журнале Nature в 1993 году . В 1995 году группа исследователей из Университета Майами нашла другие антитела, состоящие только из двух тяжёлых цепей, у акул .

У хрящевых рыб

Антитело из тяжёлых цепей у хрящевых рыб называется иммуноглобулином с новым антигеновым рецептором ( англ. immunoglobulin new antigen receptor (IgNAR)). IgNAR имеют пять константных доменов на цепь вместо обычных трёх, несколько дисульфидных связей в необычных позициях, а ( англ. complementarity determining region 3 (CDR3)) формирует вытянутую петлю, которая закрывает участок, который у обычных антител связывается с лёгкой цепью. Эти отличия, вкупе с филогенетическим возрастом хрящевых рыб, дали основу гипотезе, согласно которой IgNAR более близки к первичным антиген-связывающим белкам , чем иммуноглобулины млекопитающих . Акулы и, вероятно, другие хрящевые рыбы имеют и антитела из четырёх цепей: иммуноглобулины M и иммуноглобулины W .

У верблюдов

Единственные млекопитающие, у которых есть антитела из тяжёлых цепей, — это представители семейства верблюдовых : верблюды , ламы и викуньи . У этих организмов антитела из тяжёлых цепей возникли в результате утраты одного из константных доменов (C H 1) в тяжёлой цепи, а их вариабельный домен (V H ) подвергся дополнительным модификациям. Два этих участка необходимы для связывания с лёгкими цепями . Антитела из тяжёлых цепей верблюдов и родственных млекопитающих имеют общие черты с аналогичными антителами хрящевых рыб: они тоже имеют вытянутую петлю CDR3 и имеют схожую конформацию CDR1. Считается, что это сходство — результат конвергентной эволюции и появилось в связи с функциональными особенностями. Около 50 % антител верблюдов и близких видов составляют типичные для млекопитающих антитела из четырёх цепей. Существуют ли животные , обладающие только антителами из тяжёлых цепей, неизвестно .

Антитела из тяжёлых цепей верблюдов и родственных животных по специфичности не уступают обычным четырёхцепочечным антителам, к ним применимы стандартные методы выделения и наработки ex vivo в больших концентрациях. Благодаря меньшим размерам эти антитела хорошо подходят для бактериальной трансформации , что делает их удобными исследовательскими инструментами . В настоящее время в исследовательских целях получают антитела из тяжёлых цепей, называемые нанотелами ( англ. nanobodies), обладающие различными биохимическими свойствами . Например, верблюжьи нанотела используют для оценки количества молекул фактора свёртывания крови VIII в плазме крови человека , кроме того, было предложено использовать их для детекции тау-белка в нейронах , что может иметь значение для диагностики и лечения болезни Альцгеймера .

Однодоменные антитела (нанотельца)

Альтернативой, природным однодоменным антителам из тяжёлых цепей являются однодоменные антитела искусственно полученные из обычных антител мыши , кролика или человека . Опыты с видами верблюдовых и акул труднодоступны поскольку их содержание и иммунизация требуют особых условий. Поэтому удобнее работать с трансгенными грызунами , которые продуцируют функциональные антитела тяжелой цепи верблюдовых или гибридные антитела тяжелой цепи ламы -человека. К примеру, трансгенных мышей, несущих V H альпаки , одногорбого верблюда и двугорбого верблюда, использовали для выделения сильнодействующих нейтрализующих V H , которые распознают эпитопы , недоступные для обычных антител . Трансгенных мышей которые генерируют вариабельные домены тяжелой цепи антител человека с высокой аффинностью, высокой растворимостью и устойчивостью к агрегации можно будет использовать для производства различных терапевтических средств .

Примечания

  1. ↑ Harmsen M. M. , De Haard H. J. (англ.) // Applied Microbiology And Biotechnology. — 2007. — November (vol. 77 , no. 1). — P. 13—22 . — doi : . — . [ ]
  2. ↑ Hamers-Casterman C. , Atarhouch T. , Muyldermans S. , Robinson G. , Hamers C. , Songa E. B. , Bendahman N. , Hamers R. (англ.) // Nature. — 1993. — 3 June (vol. 363 , no. 6428). — P. 446—448 . — doi : . — . [ ]
  3. Greenberg A. S. , Avila D. , Hughes M. , Hughes A. , McKinney E. C. , Flajnik M. F. (англ.) // Nature. — 1995. — 9 March (vol. 374 , no. 6518). — P. 168—173 . — doi : . — . [ ]
  4. Stanfield R. L. , Dooley H. , Flajnik M. F. , Wilson I. A. (англ.) // Science (New York, N.Y.). — 2004. — 17 September (vol. 305 , no. 5691). — P. 1770—1773 . — doi : . — . [ ]
  5. Flajnik, M. F.; Dooley, H. The Generation and Selection of Single-Domain, V Region Libraries from Nurse Sharks (англ.) . — 2009. — Vol. 562. — P. 71—82. — (Methods in Molecular Biology). — ISBN 978-1-60327-301-5 . — doi : .
  6. Conrath K. E. , Wernery U. , Muyldermans S. , Nguyen V. K. (англ.) // Developmental And Comparative Immunology. — 2003. — February (vol. 27 , no. 2). — P. 87—103 . — . [ ]
  7. (неопр.) . Nanobody.org. Дата обращения: 29 мая 2022. 16 февраля 2021 года.
  8. Ghannam A. , Kumari S. , Muyldermans S. , Abbady A. Q. (англ.) // Plant Molecular Biology. — 2015. — March (vol. 87 , no. 4-5). — P. 355—369 . — doi : . — . [ ]
  9. Vincke C. , Muyldermans S. (англ.) // Methods In Molecular Biology (Clifton, N.J.). — 2012. — Vol. 911 . — P. 15—26 . — doi : . — . [ ]
  10. El Amrani M. , Donners AAM , Graat G. , Lentjes E. G. , Huisman A. , Musson REA , van Maarseveen E. M. (англ.) // Journal Of Pharmaceutical And Biomedical Analysis. — 2019. — 25 October (vol. 175). — P. 112781—112781 . — doi : . — . [ ]
  11. Dupré E. , Danis C. , Arrial A. , Hanoulle X. , Homa M. , Cantrelle F. X. , Merzougui H. , Colin M. , Rain J. C. , Buée L. , Landrieu I. (англ.) // ACS Chemical Neuroscience. — 2019. — 19 August. — doi : . — . [ ]
  12. Pang, Q., Chen, Y., Mukhtar, H., Xiong, J., Wang, X., Xu, T., ... & Wang, J. (2022). Camelization of a murine single-domain antibody against aflatoxin B1 and its antigen-binding analysis. Mycotoxin research, 38(1), 51-60. PMID PMC doi :
  13. Feng R, Wang R, Hong J, Dower CM, Croix BS, Ho M (January 2020). . Antibody Therapeutics . 3 (1): 10—17. DOI : . PMC . PMID .
  14. Holt LJ, Herring C, Jespers LS, Woolven BP, Tomlinson IM (November 2003). “Domain antibodies: proteins for therapy”. Trends in Biotechnology . 21 (11): 484—90. DOI : . PMID .
  15. Xu, J., Xu, K., Jung, S., Conte, A., Lieberman, J., Muecksch, F., ... & Casellas, R. (2021). Nanobodies from camelid mice and llamas neutralize SARS-CoV-2 variants. Nature, 595(7866), 278-282. PMID PMC doi :
  16. Bélanger, K., & Tanha, J. (2021). High-efficacy, high-manufacturability human VH domain antibody therapeutics from transgenic sources. Protein Engineering, Design and Selection, 34:gzab012. PMID doi :

Литература

  • Jovčevska, I., & Muyldermans, S. (2020). The therapeutic potential of nanobodies. BioDrugs, 34(1), 11-26. PMID PMC doi :
  • Shen Zhuolun, Sang Zhe, Shi Yi (2922). Nanobodies as a powerful platform for biomedicine. Trends in Molecular Medicine doi :

amity
  • 2020-05-28
  • 1

Same as Антитела из тяжёлых цепей

The title for the last searches