§47. Моноклоналды антиденелер, олардың өндірілуі, алынуы және практикада қолданылуы
Бұл тақырыптың оқу мақсаты: моноклоналды антиденелердің ауру диагностикасында және емдеуде қолданылуын түсіндіру.
«Молекулярлық танып-білу» дегенді және «құлыпқа кілттей» сәйкес келу ережесі бойынша әрекеттесуді қалай түсінесіңдер? Ағзамызда қандай жасушалар антиденелер өндіреді? «Иммундық жад жасушалары» қалай пайда болады?
Тақырыпты табысты меңгеру үшін осы оқулықтың 1-параграфын қайталау керек.
Адам ағзасындағы моноклоналды антиденелердің қалыптасуы және маңызы. Иммундық жасушалар – лейкоциттер арасында мүлде ерекше топ – В-лимфоциттер бар, оларды «иммундық жад жасушалары» деп атайды. Олар осы антигенді жоюға бағытталған «антигенді есте сақтауға», яғни ауру қоздырушыларын және антиденелер өндіруді кейін «тануға» жауап береді. Табиғи туабіткен иммунитет осындай механизмге негізделген.
Моноклоналды антиденелер ферменттер сияқты жоғары ерекшелікке ие. Яғни олар антигендердің қатаң тек белгілі бір бөліктерін (мембранаға қондырылған нәруыз молекулалары немесе гликопротеидтер ғана) «танып-біледі және әрекеттеседі». Моноклоналды антидене өзіне тән емес басқа антигенмен байланыса алмайды, сәйкесінше оған қарсы әрекет ете де алмайды.
Барлық моноклоналды антиденені В-лимфоциттер бұл жасуша антигенді «кездестірген» соң қалыптастырады. Нәтижесінде иммундық жад жасушаларының «тікелей ұрпақтары» антигенмен қайтадан кездескен кезде өте тез антиденелер өндіруге қабілетін сақтайды. Енді ағза «жауын танып-білу үшін» уақыт жоғалтпайды. Ол «бірден қаруын алып, жауын жеңіп тастайды».
Моноклоналды антиденелер өндірісі келешегі зор әдістеме ретінде иммунолог-дәрігерлерді бұрыннан қызықтырады. Бұл бағыттағы сәтті жұмыстарды 1970 жылы Кембридж университеті базасында ғалымдар Ц. Мильштейн мен Г. Келер жүргізді. Осы зерттеулерге дейін және кейін қазіргі кезде антиденелерді алудың ең қарапайым әдісі оларды жануарлар қанынан бөліп алды. Зертханалық егеуқұйрыққа (кейде маймылдар немесе жылқыларға) белгілі бір ауруқоздырғышты енгізді, сосын олардың қанынан антиденелер алды. Бұл әдістеме көптеген препараттар дайындауда қолданылды. Бірақ оның үлкен кемшілігі бар. Әртүрлі антиденелерді бір-бірінен бөліп алу қиын болды. «Осы қоздырғышқа қарсы қарумен» бірге сарысуға басқа ондаған және жүздеген иммундық нәруыздар түсті. Олар қажет емес, кейде зиян болды.
Мильштейн мен Келер тек бір қоздырғышпен «таныс» В-лимфоциттерді өсіріп, «таза моноклоналды антиденелер» алды. Осындай әрекеттер бұрын да жасалды. Жасалған әдістеменің басты жаңалығы – зерттеушілер «гибридома» будан жасушаларды В-лимфоциттерден және онкологиялық жасушалардан алды, бұл олардың in vitro (сынауықта) жағдайында өздігінен көбеюін мәңгі етті (40-сурет). Технологияның өзі мынадай ретті әрекеттерден тұрды:
В-лимфоциттердің белгілі бір антигендермен танысуы;
↓
В-лимфоциттердің белгілі бір типті антиденелер өндіруі;
↓
Қатаң белгілі бір антидене өндіретін В-лимфоциттерді онкологиялық жасушалармен «будандастыру» және гибридома ұрпағын алу;
↓
Жасушалардың таза себінділерін бөлуге мүмкіндік беретін тек гибридомадан тұратын ерекше қоректік ортаға орналастыру;
↓
Алынған жасушалардың шексіз көбеюі және моноклоналды антиденелердің шексіз өндірілуі.
Жүргізген зерттеулері үшін ғалымдар 1984 жылы Нобель сыйлығымен марапатталды.
Моноклоналды антиденелер көмегімен аурулар диагностикасы және емдеу. Күрделі нәруыздар жүйесі ретінде моноклоналды антиденелердің ерекшелігі – белгілі бір заттарды тану қабілеті. Әдетте, бұл заттар – нәруыз (ДНҚ қоздырғышын жүзеге асыру, антиген жұмысының нәтижесі) немесе гликопротеид (гликопротеин – күрделі зат, молекуласының бір бөлігі нәруызды – протеидті немесе протеинді, ал бір бөлігі көмірсулы – «глико»). Бұл механизмдер иммундық жауапқа байланысты емес көптеген диагностикалық процедураларда қолданылады. Мысалы, жүктілікті анықтауға арналған белгілі экспресс-тест бояудың өзгеруіне, бір не екі жолақтың пайда болуына негізделген. Себебі маркерлер «жүктілік гормонының» біреуімен (адамның хориондық гонадотропин гормонына (ХГЧ) байланысты моноклоналды антиденелер болып табылады. Жүктілікті анықтауға арналған экспресс-тестті дайындау кезінде антиденелер боялатын молекулаға (латекс) биохимия «тіркейді». Бояудың өзгеруіне негізделген механизмдер «антиген-антидене» өзара әрекет механизмін дәл көшіреді. Егер зәрде жүктілік гормоны болса, ол бояуды көрсететін латекске «тіркеулі» антиденелермен байланысады. «Бірінші көкшіл жолақ», кейін міндетті түрде көрінетін «екіншісі» байқалады. Егер адамның жүктілік гормоны (ХГЧ) сынамада болмаса, тышқан ағзасынан алынған келесі ұяшыққа қосылған антидене боялады. Мысалы, жүкті әйелде екі жолақ – біреуі адам моноклоналды антиденесінің гормонмен байланысуынан пайда болады. Ал екіншісі адам гормонымен байланыспай, тек бояғыш – латекс молекуласымен байланысып «тышқан моноклоналды антиденелерінен» пайда болады. Олар тест жүріп, реактивтер жұмыс істегенін көрсетіп, кез келген жағдайда жолақ береді. Сондықтан жүкті емес әйелде бір, ал жүкті әйелде екі жолақ пайда болады.
40-сурет. Моноклоналды антиденелерді алу кезеңдері
1 – зертханалық жануар – қатаң белгілі бір антиген әсеріне ұшыраған тышқан; нәтижесінде жасушаларында соған қарсы бағытталған моноклоналды антиденелер өндірілді. Көкбауыр жасушасының доноры.
2 – иммундық мүше – зертханалық жануардың көкбауыры (талақ) – иммундық жад жасушалары – в-лимфоциттер қалыптасатын орын.
3 – қажет моноклоналды антиденелер өндіруге қабілетті көкбауыр жасушаларының себінділері (күлгін түсті).
4 – бақылаусыз шексіз көбеюге қабілетті онкологиялық жасушалар (көк түсті).
5 – буданның (гибрид) түзілуі (сары түсті) – онкологиялық жасушалар мен моноклоналды антиденелер өндіретін жасушалардың қосылуы нәтижесінде пайда болатын жасушалар.
6 – моноклоналды антиденелер синтездейтін қоректік ортада буданның таза себінділер қалыптастыруы (7).
8 – сызба түрінде көрсетілген моноклоналды антиденелер. Гипотезалық түспен оның екіжақты табиғаты – а) молекулалық негізі; ә) антигенді «білетін» ерекше бөлігі көрсетілген.
Сонымен қатар осындай әдістерді онкологиялық аурулардың экспресс диагностикасында әртүрлі формада пайдалануға тырысады. Бұл өте өзекті, себебі сезілетін, көрінетін ісік қалыптаспай тұрып, ерте сатысында обырдың сәтті диагностикасына жету болжанады. Онко-жасушаларға «нысана» ретінде әсер көрсететін маркерлер жасауға тырысуда. Бұл жағдайда маркер антидене рөлінде болады, ал онкологиялық жасушалар антиген рөлін атқарады. Олар әрекеттескен кезде («танығанда» және «жабысқанда») ісік түзбей тұрып, жеке онкогенді жасушалар анықталады.
Әзірге дәлелденген практикалық нәтижелері жоқ, келешегі зор бағыттардың біріне «сиқырлы оқты» жасанды қалыптастыру әрекеті жатады. Бұл – тек дамуында ауытқуы бар онкологиялық жасушаны «тануға және қиратуға» қабілетті, «қирату механизмі» – химиялық немесе радиоактивті элемент бар антиденелер. Бұл кезде «антидене» әсер етпейді, яғни ағзаның кәдімгі жасушаларымен әрекеттеспейді, оларға толығымен зиянсыз болады. Бірақ әзірге тек зақымданған жасушаларды тануға және жоюға қабілетті жасушаларды немесе молекулаларды жасау медициналық шындық емес, зерттеудің болашағы зор бағыты болып табылады.
Иммундық жад жасушалары, моноклоналды антиденелер, «сиқырлы оқтар».
Білу және түсіну:
1. Моноклоналды антидене дегеніміз не?
2. Гибридоидты жасушаларды алу не үшін маңызды болғанын түсіндіріңдер.
Қолдану:
1. Моноклоналды антиденелерді не үшін ойлап табады және қолданады?
2. Моноклоналды антиденелерді қолдану технологиясын дамыту не үшін керек? Себептерін атаңдар.
Талдау:
1. Моноклоналды антиденелерді пайдалану мүмкіндігін сызба түрінде бейнелеңдер.
2. Моноклоналды антиденелерді жасау кезеңдерін талдаңдар. Олардың әрқайсысының маңызын түсіндіріңдер.
Синтез:
1. Уақыт өте келе «сиқырлы оқ» әртүрлі ауруларды емдеу проблемасын қалай шешетінін талқылаңдар.
2. Мынадай жағдаят моделін жасаңдар: «Болашақта дамуында ауытқуы бар ағзамыздағы кез келген жасушаны танып-білетін моноклоналды антиденелерді синтездейді. Бұл адамзатқа қандай үміт береді?
Бағалау:
1. «Сиқырлы оқ» жасау және қолдану болашағы туралы реферат жазыңдар.
2. Моноклоналды антиденелерді пайдаланудың терапевтік және экономикалық салдарын бағалаңдар.
3. Мәтінді түсініп оқып, көшіріп жаз.
Электрмагниттік толқындар (ЭМТ) электрмагниттік сәулелену көзіне ілеспе өріс ретінде пайда болады да, вакуумда толқындар және электрмагниттік сәулелену көзі жоқ кезде де бола алады. Пайда болуы бойынша ерекшеленетін әртүрлі ЭМТ табиғат құбылыстары немесе адам жасаған үдерістердің бір бөлігі болып табылады. Адам ағзасына радиотолқындар, жылу (инфрақызыл сәуле) және көзге көрінетін жарық едәуір қауіпсіз болып саналады. Ал рентген және гамма-сәулелену (радиоактивтілік) едәуір қауіпті. Жалпы толқын ұзындығы неғұрлым қысқа және олардың жиілігі жоғары болса, олар соғұрлым қауіпті деп айтуға болады.
ЭМТ-ның әсер ету дәрежесі олардың күшіне, ұзақтығына, толқын мен нысан арасындағы кедергінің болуына тәуелді. Табиғи ортада кез келген жанды ағза ЭМТ-ның (соның ішінде радиоактивті) әртүрлі әсеріне ұшырайды, бірақ олар көбінесе қауіпті (табиғи радиоактивті ая емес). ЭМТ-ның қауіпті мәндері қосымшада берілген.
Табиғаты толқындық құбылыстардың біріне дыбыс толқыны жатады. Адам тек белгілі бір жиіліктегі (20-22 мың Гц) дыбыс толқындарын қабылдауға қабілетті. Қабылдау (дыбыс жиілігі, күші және биіктігі) шегіндегі кез келген дыбыстық әсерлердің барлығы пайдалы емес. Олар есту мүшесінің жұмысының бұзылуына апарып соғады, жалпы ағза жағдайын нашарлатады, сондықтан олардан қашық болу керек. Қалған дыбыстардың әсері қауіпсіз және пайдалы болуы да мүмкін.
Биоинформатиканы компьютерлік модельдеудің заманауи әдістерін кеңінен қолдануға бағытталған пәнаралық бағыт немесе биологияның тарауы ретінде қарастыруға болады. Биоинформатика әдістері молекулярлық генетика (геномика), бионика, экология, фармакология мен медицинада қолданылады.
ЭКҰ (ЭКО) – экстракорпоральды ұрықтандыру – бұл алынған (аталық және аналық) гаметалармен әйел ағзасынан тыс ұрықтандыру әдістемесі. 1978 жылы бұл әдісті Р.Д. Эдвардс табысты қолданды (2010 жылы Нобель сыйлығы берілді), содан бері әлемнің көптеген елдерінде табысты қолданылып келе жатыр.
ЭКҰ-ны жасау көптеген перзентсіз отбасына бала сүюге, жалғызбасты әйелдерге ана болу қуанышын сезінуге мүмкіндік берді. Қазірге кезде дүниежүзінде ЭКҰ нәтижесінде туған бала саны 6 млн-нан асады.
Әрбір нақты жағдай мен сәйкесінше ЭКҰ әдістемесінің өзінің ерекшеліктері болады. Жалпы бұл: 1) ата-анасының екеуінен гаметаларды (лютеиндейтін гормон әсерінен соң 36-37 сағаттан кейін жұмыртқа жасушаларын) алу; 2) олардың зертханалық ыдыста ұрықтануы (2-3 сағат бойы); 3) эмбрион(дар)ды (2–6 күн ішінде) ана ағзасына (генетикалық немесе суррогат) орналастыру. Гаметаларды да, ерте эмбриондарды да сақтау мүмкіндігі (криоконсервация – сұйық азотта мұздату) бар.
ЭКҰ әдістерін қолдануды қоғам мен жеке адамдар бірдей бағаламайды. Католик дініндегілердің ЭКҰ-ға деген көзқарасы теріс. Ислам, буддизм, иудаизм және православие дініндегілердің көзқарасы да бірмәнді емес. Түсік жасамаса, суррогат ана қатыспаса және дін қағидасы тұрғысынан неке қиған ер адам мен әйел ата-ана болатын болса, ЭКҰ шаралары жалпы талқыланбайды.
Моноклоналды антиденелер – антигеннің тек бір түріне әсер көрсетуге қабілетті табиғаты нәруыздық қандай да бір зат – иммундық нәруыздар. Ауру қоздырғышы мембранасындағы «танылатын» – ерекше нәруыз, онкологиялық жасуша немесе белгілі бір гормон (нәруыз, гликопротеид және т.б.) антиген болуы мүмкін. Моноклоналды антиденелер жасау кезінде белгілі бір антиденелер мен онкологиялық жасушалар өндіретін В-лимфоциттердің иммундық жасушалары гибридизацияланады. Нәтижесінде алынған гибридомалар моноклоналды антиденелерді өнеркәсіптік ауқымда шығаруға мүмкіндік береді.
Ауру адамның бүкіл ағзасына емес, тек ауру жасушаларына (бактерия немесе онкогенді) әсер ететін моноклоналды антиденелер негізіндегі дәрілік препараттарды шығарудың болашағы зор деп есептеледі.