Пять основных классов антител (иммуноглобулинов): IgG, IgA, IgD, IgE и IgM.

Преформированные антитела, полученные из сыворотки крови ранее инфицированных людей или животных, часто вводятся в виде антисыворотки другому человеку, чтобы обеспечить немедленную пассивную иммунизацию против быстродействующих токсинов или микробов. , например, при укусах змей или столбнячных инфекциях.

Как вырабатываются антитела?

Как вырабатываются антитела?
Хотя подробный механизм иммунного ответа выходит за рамки этого сайта, в контексте разработки пользовательского антитела полезно иметь обзор того, как антитела вырабатываются иммунной системой.

Когда иммунная система организма впервые встречает чужеродную молекулу (обычно белок), специализированные клетки, такие как макрофаги и дендритные клетки, захватывают молекулу и начинают ее расщеплять, чтобы она могла представить эти антигены В-клеточным лимфоцитам.

Как только происходит презентация антигена в лимфоцитах В-клеток, процесс, известный как соматическая гипермутация, позволяет В-клетке начать кодирование нового антитела, которое будет содержать уникальный сайт связывания антигена в вариабельной области, способный специфически связываться с эпитопом. от антигена.

Каждый В-клеточный лимфоцит продуцирует одно уникальное антитело против одного уникального эпитопа.

Как только антитела с достаточной специфичностью к эпитопу могут быть закодированы, В-клетка начинает выделять антитела в кровоток. Затем эти антитела специфически связываются с чужеродной молекулой и позволяют иммунной системе удалить эту молекулу из системы.

В некоторых случаях эти антитела могут нейтрализовать патогены, такие как вирусы, непосредственно за счет связывающего действия.В других случаях, например, с бактериальными патогенами, эти антитела связываются с поверхностными белками на поверхности бактерии, тем самым сигнализируя остальной части иммунной системы, что патоген должен быть уничтожен.

После удаления чужеродной молекулы В-клетки остаются в кровотоке, готовые производить антитела, если антиген снова встретится.

С точки зрения разработки пользовательского антитела против белкового антигена, иммунная система захватывает белок, расщепляет его на отдельные эпитопы и представляет эти эпитопы В-клеткам, чтобы можно было начать выработку антител, специфичных к этим эпитопам.Затем эти антитела можно собрать непосредственно в сыворотке или путем выделения отдельных В-клеток, которые продуцируют антитела против интересующего эпитопа. В случае полноразмерного белкового антигена обычно будет несколько В-клеток, генерирующих антитела против нескольких эпитопов из разных областей белка.

Далее: Специфичность антител

Что такое антитела? | Живая наука

Антитела — это специализированные белки Y-образной формы, которые, как замок, связываются с чужеродными захватчиками в организме — вирусами, бактериями, грибами или паразитами.Они представляют собой «поисковый» батальон системы поиска и уничтожения иммунной системы, которому поручено найти врага и пометить его для уничтожения.

«Их выпускают из камеры, и они выходят на охоту», — сказал доктор Уорнер Грин, директор Центра исследований по лечению ВИЧ при институтах Гладстона в Сан-Франциско.

Когда антитела находят свою цель, они связываются с ней, что затем запускает каскад действий, которые побеждают захватчика. По словам Грин, антитела являются частью так называемой «адаптивной» иммунной системы, ветви иммунной системы, которая учится распознавать и устранять определенные патогены.

Связано: Схема иммунной системы человека (инфографика)

Как выглядят антитела?

Два плеча в верхней части Y-образной формы антитела связываются с так называемым антигеном. Антиген может быть молекулой или молекулярным фрагментом — часто частью вируса или бактерий. (Например, новый коронавирус SARS-CoV-2 имеет уникальные «шипы» на внешней оболочке, и некоторые антитела связываются с этими шипованными белками и распознают их.)

Нижняя часть Y, или ножка, связывается с несколькими другими соединения иммунной системы, которые могут помочь убить антиген или мобилизовать иммунную систему другими способами.Один из них, например, запускает каскад дополнений, сказал Грин Live Science.

«Комплемент — это на самом деле палач», который пробивает дыры в клетке-мишени, такой как мембрана вируса, — сказал Грин.

Антитела, которые также называются иммуноглобулинами (Ig), имеют одну и ту же базовую Y-образную форму, но есть пять вариаций на эту тему — IgG, IgM, IgA, IgD и IgE, — сказал Джейсон Цистер, профессор микробиологии. и иммунология в Калифорнийском университете в Сан-Франциско.

Каждый вариант выглядит немного по-другому и играет несколько разную роль в иммунной системе. Например, иммуноглобулин G или IgG — это всего лишь один Y, тогда как IgM немного похож на десятирукую индуистскую богиню Дургу, с пятью Y, сложенными вместе, и каждый зубец может связывать один антиген.

IgG и IgM — это антитела, которые циркулируют в кровотоке и проникают в твердые органы, сказал Цистер. IgA «выбрасывается из организма» со слизью или выделениями, сказала Цистер Live Science. По данным Американской академии аллергии, астмы и иммунологии, IgE — это антитело, которое обычно вызывает аллергические реакции, например, на пыльцу или арахис.IgD исторически был загадочным, но одна из его функций — помочь активировать клетки, вырабатывающие антитела.

Связано: Сенная лихорадка и сезонные аллергии: симптомы, причины и лечение

Где образуются антитела?

Чтобы понять антитела, вам сначала нужно узнать о B-клетках, которые представляют собой тип белых кровяных телец, которые образуются в костном мозге. В организме около триллиона B-клеток, и каждая из них имеет уникальное антитело IgM, которое находится на поверхности B-клеток и каждое связывается с одним антигеном, — сказал Саймон Гудман, менеджер программы по науке и технологиям Общества антител. , некоммерческая организация, представляющая тех, кто занимается исследованиями и разработками антител.

Этот ошеломляющий уровень вариабельности позволяет организму распознавать практически любое вещество, которое может проникнуть внутрь. Вот как достигается такое разнообразие: в каждой B-клетке гены, кодирующие сайт связывания антитела, перемешиваются, как игральные карты в колоде.

«Количество перегруппировок, которые могут произойти, огромно», — сказала Цистер Live Science.

Связано: 11 удивительных фактов об иммунной системе

Эти В-клетки затем патрулируют тело, часто задерживаясь дольше в таких областях, как лимфатические узлы или миндалины, сказала Цистер.В большинстве случаев эти В-клетки ничего не связывают. Но если с вероятностью один на миллион, В-клетка действительно связывает какое-то чужеродное вещество, «это заставляет В-клетку сказать:« Эй, нам нужно активироваться », — сказал Цистер.

B-клетка увеличивается в размерах и начинает делиться, что называется «клональной экспансией», — сказал Цистер.

«Это идентичная копия родителя, как и мать», — сказала Цистер. Примерно через неделю таких копий может быть от сотен тысяч до миллиона.

В конце концов, эти клонально размноженные В-клетки дифференцируются в плазматические клетки, которые представляют собой фабрики антител.

«Они секретируют 10 000 антител на клетку в секунду. Они могут делать это в течение недель или лет, если вам повезет», — сказал Цистер.

Но не все B-клетки делят одинаковое количество.

«Если вы считаете B-ячейку замком, и вы считаете, что все эти разные вещи, плавающие вокруг, являются разными ключами, то некоторые из ключей подходят лучше, некоторые подходят хуже, а некоторые выигрывают» это вообще не подходит », — сказал Гудман Live Science. «И в зависимости от того, насколько хорошо ключ входит в замок на поверхности конкретной B-клетки, эта клетка будет запущена для большего деления.«Затем более плодовитые В-клетки производят больше плазматических клеток и производят больше антител определенного типа.

Тело не просто производит один тип антител; оно производит беспорядочный, хаотичный их зоопарк. захватывает различные части захватчика.

И антитела не все делают одно и то же, когда они связались с Некоторые будут пресекать инфекцию в зародыше, напрямую нейтрализуя угрозу, предотвращая проникновение патогена в клетку.Другие маркируют захватчиков, чтобы клетки-киллеры иммунной системы (не являющиеся антителами) могли удалить их, сказал Грин. Третьи могут окутывать вирусы или бактерии липкой пленкой. И другие антитела могут сказать Pac-Man-подобным иммунным клеткам, называемым макрофагами, чтобы они сожрали захватчика. (Эта стратегия может иногда иметь обратный эффект с вирусами, которые могут кооптировать эту реакцию для вторжения в новые клетки, добавил Цистер.)

Первый тип антител, которые образуются после воздействия вируса, — это IgM, который появляется в пределах 7-10. через несколько дней после заражения, сказал Грин.IgM может связываться с захватчиком, но каждый «Y» в этом 10-плечевом белке делает это довольно слабо. Но так же, как пять слабых людей, работающие вместе, могут бороться с большим и сильным противником, пять Y (10 плеч) IgM, работающие вместе, могут прочно связываться с антигеном, добавил он.

Примерно через 10–14 дней в организме начинает вырабатываться IgG, который является «основной рабочей лошадкой» иммунной системы, — сказал Грин. «IgG может проникать через плаценту у беременной женщины, обеспечивая новорожденному пассивную защиту от болезней, пока его собственная иммунная система не сможет усилиться», — добавил Грин.

Обычно иммунная система потрясающе хорошо распознает врага и игнорирует или терпит наши собственные клетки. Однако иногда этот процесс идет наперекосяк. Именно тогда и появляются Т-клетки (другой тип белых кровяных телец). Организм использует эти Т-клетки для перекрестной проверки целей — только если и В-клетка, и Т-клетка распознают что-то как чужеродного захватчика, иммунная система — ответ будет вызван, — сказал Гудман. Предполагается, что организм удаляет В-клетки, вырабатывающие так называемые аутоантитела, которые реагируют на собственные клетки организма.Но когда этого не происходит, организм может пометить свои собственные клетки для разрушения, а затем безжалостно их уничтожить. По словам Гудмана, результатом могут быть аутоиммунные заболевания, такие как волчанка, ревматоидный артрит или диабет 1 типа. По данным Американской ассоциации аутоиммунных заболеваний, существует более 100 аутоиммунных заболеваний.

Что такое моноклональные антитела?

Антитела стали основой некоторых из самых полезных лекарств, а также некоторых из самых мощных лабораторных методов в биологии, сказал Гудман.Одно из таких клинических и терапевтических суперзвезд — так называемое моноклональное антитело.

Чтобы создать моноклональное антитело, исследователи вакцинируют животное (или, возможно, человека), чтобы стимулировать выработку антител против определенного вещества. Организм постепенно вырабатывает антитела, которые становятся все более и более эффективными против этого антигена. Эти продуцирующие антитела клетки затем отфильтровываются из лейкоцитов и помещаются в чашку, чтобы увидеть, какие клетки лучше всего связывают антиген, сказал Гудман.Затем выделяется клетка, которая связывает лучше всего — это фабрика по производству антител, специально предназначенная для производства одного суперселективного антитела.

Оттуда эта клетка сливается с клеткой рака крови, образуя нечто, называемое гибридомой. Эта гибридома, или моноклон, является неиссякаемым генератором одного и того же антитела, снова и снова. (Исследователи связывают моноклональную клетку с раковой клеткой, потому что рак просто продолжает воспроизводиться.)

«Он просто производит, производит и производит, и это никогда не прекратится, и это рак, поэтому он по сути бессмертен», — сказал Гудман.Он производит моноклональные антитела.

Связано: Кровь выживших после Эболы может привести к созданию вакцины в будущем

Такие клеточные линии имеют невероятно широкий спектр применения. По словам Гудмана, существуют миллионы коммерческих моноклональных антител, которые используются в лабораториях для маркировки мельчайших и наиболее специфичных клеточных мишеней для исследования.

«Они невероятные, это удивительно точные инструменты», — сказал Гудман.

Моноклональные антитела также составляют основу многих лекарств-блокбастеров.Например, лекарство адалимумаб (торговая марка Humira) представляет собой моноклональное антитело, которое лечит ревматоидный артрит путем ингибирования воспалительного белка, известного как цитокин. Другой, называемый бевацизумаб (Авастин), нацелен на молекулу, которая способствует росту кровеносных сосудов; Блокируя эту молекулу, бевацизумаб может замедлить рост рака легких, толстой кишки, почек и некоторых видов рака мозга.

И во время пандемии SARS-CoV-2 врачи по всему миру стремятся создать моноклональные антитела, которые, как мы надеемся, нейтрализуют новый коронавирус, сказал Грин.Эти антитела фильтруются из плазмы людей, выздоровевших от COVID-19 (также называемой сывороткой выздоравливающего). Есть надежда, что путем выделения наиболее эффективных антител, а затем их массового производства, врачи смогут создать лечение, которое обеспечит временный «пассивный» иммунитет до тех пор, пока организм не сможет его наверстать и выработать эффективный, более продолжительный ответ на — свое собственное, — сказал Грин.

Связано: Каждый пятый человек, прошедший тестирование в Нью-Йорке, имеет антитела к коронавирусу

Напротив, поликлональные антитела происходят из нескольких B-клеток.Поликлональные антитела представляют собой библиотеку антител, которые все связываются с немного разными частями антигена или мишени. Согласно исследованию 2005 года, опубликованному в журнале Института лабораторных исследований животных (ILAR), поликлональные антитела обычно получают путем инъекции животному антигена, стимуляции иммунного ответа и последующего извлечения плазмы животных для массового производства антител.

В отличие от моноклональных антител, производство которых может занять до 6 месяцев, поликлональные антитела могут быть получены за 4-8 недель и требуют меньше технических знаний.Кроме того, для определенных типов тестов, в которых вы пытаетесь обнаружить антиген, поликлональные антитела могут иметь больше шансов связываться с целевым антигеном, что делает их потенциально более чувствительными. Обратной стороной поликлональных антител является то, что, поскольку каждое отдельное животное может продуцировать различный набор антител, создание поликлональных антител, которые будут согласованы от партии к партии, может быть более сложной задачей, и, по мнению авторов, не так просто иметь большое количество исследование 2005 г., опубликованное в журнале Biotechniques.

Как работают тесты на антитела?

Тесты на антитела определяют, вырабатывает ли организм определяемое количество антител к определенной молекуле, и, следовательно, могут выявить, был ли кто-то инфицирован определенным вирусом или бактериями в прошлом. Обычно эти тесты выявляют IgM или IgG, сообщала ранее Live Science.

Например, тесты на антитела к SARS-CoV-2 обычно выявляют либо часть, либо весь спайк-белок коронавируса и могут выявить, был ли у кого-то COVID-19 в прошлом.Поскольку организму требуется время, чтобы увеличить выработку антител, люди обычно дают положительный результат только через две недели после первого контакта с патогеном, как ранее сообщала Live Science.

Связано: Могут ли тесты на антитела определить, есть ли у вас иммунитет к COVID-19?

Существует два распространенных типа тестов на антитела — тесты бокового потока и тесты иммуноферментного анализа (ELISA). Оба включают фиксацию антигена на поверхности, а затем определение, связывается ли антитело с этим антигеном.Обычно химическая реакция, такая как флуоресценция или изменение цвета, запускается, когда антитело связывается с антигеном. Анализы бокового кровотока аналогичны тестам на беременность «мочу на палочку»; Вместо того, чтобы мочиться, для тестов на антитела кровь или сыворотку промывают по плоской поверхности, которой обычно является бумага. ELISA-тесты работают по схожему принципу, только тесты проводятся в микропланшетах и ​​требуют участия лаборанта, а результаты могут быть не сразу считаны, — Шарлотта Свэрке Йоргенсен, изучающая вирусную и микробиологическую специальную диагностическую серологию в Statens Serum Institut в Копенгагене, ранее сообщил Live Science в электронном письме.

Хороший тест на антитела — это тест, который дает несколько ложноположительных и несколько ложноотрицательных результатов, как ранее сообщала Live Science. Чтобы это произошло, ученым необходимо «откалибровать» свой тест, например, убедившись, что образцы, о которых известно, что не содержит антиген, не дают ложно положительного результата. Например, с SARs-CoV-2 это будет означать тестирование образцов крови до начала пандемии и проверку того, что ни один из них не окажется положительным. Им также необходимо взять образцы, в которых определенно есть антитела, и убедиться, что тест на антитела помогает выявить эти положительные результаты.

Дополнительные ресурсы:

Введение в производство и очистку антител | Thermo Fisher Scientific

Способность иммунной системы животных вырабатывать антитела, способные специфически связываться с антигенами, можно использовать для производства зондов для обнаружения представляющих интерес молекул в различных исследовательских и диагностических приложениях. Никакая другая современная технология не позволяет исследователям разрабатывать и производить такие высокоспецифичные инструменты молекулярного распознавания.

Практически все исследователи в области медицины или клеточной биологии, проводящие какой-либо молекулярный анализ, используют технологию антител в той или иной форме. В зависимости от своих конкретных исследовательских потребностей ученые будут различаться в степени, в которой они озабочены производством и очисткой антител.

Вступление

Антитела — это белки-хозяева, которые вырабатываются иммунной системой в ответ на чужеродные молекулы, попадающие в организм. Эти чужеродные молекулы называются антигенами, и их молекулярное распознавание иммунной системой приводит к селективной выработке антител, способных связывать конкретный антиген.Антитела вырабатываются В-лимфоцитами и циркулируют в крови и лимфе, где они связываются со своим специфическим антигеном, что позволяет ему выводиться из кровотока.

Эту способность иммунной системы животных вырабатывать антитела, способные специфически связываться с антигенами, можно использовать для производства зондов для обнаружения представляющих интерес молекул в различных исследовательских и диагностических приложениях. Конечно, никакая другая современная технология не позволяет исследователям разрабатывать и производить такие высокоспецифичные инструменты молекулярного распознавания.Некоторые важные особенности помимо их высокой специфичности делают антитела особенно подходящими для разработки в качестве зондов. Например, за исключением тех частей, которые определяют связывание антигена, антитела имеют относительно однородную и хорошо охарактеризованную структуру белка, которая позволяет их очищать, маркировать и обнаруживать предсказуемо и воспроизводимо с помощью общих методов.

Процедуры создания, очистки и модификации антител для использования в качестве антигенспецифических зондов были разработаны в 1970-х и 1980-х годах и оставались относительно неизменными с тех пор, как Харлоу и Лейн опубликовали свои классические антитела: лабораторное руководство в 1988 году.

Руководство по производству и очистке антител

Обновленное Техническое руководство по производству и очистке антител является важным ресурсом для любой лаборатории, работающей с антителами. Справочник содержит обзор структуры и типов антител, а также техническую информацию о процедурах, реагентах и ​​инструментах, используемых для получения, очистки, фрагментации и маркировки антител.

Руководство по производству и очистке антител ›

Производство антител

Термин «производство антител» имеет как общее, так и специфическое значение.В широком смысле это относится ко всему процессу создания пригодного для использования специфического антитела, включая этапы подготовки иммуногена, иммунизации, создания гибридомы, сбора, скрининга, изотипирования, очистки и маркировки для прямого использования в конкретном методе. В более узком смысле, продуцирование антител относится к этапам, ведущим к образованию антител, но не включает различные формы очистки и мечения антитела для конкретных применений.

Производство антител включает подготовку образцов антигена и их безопасную инъекцию лабораторным или сельскохозяйственным животным, чтобы вызвать высокие уровни экспрессии антиген-специфических антител в сыворотке, которые затем могут быть получены от животного.Поликлональные антитела выделяются непосредственно из сыворотки крови (кровотечение). Моноклональные антитела получают путем слияния секретирующих антитела клеток селезенки иммунизированных мышей с клетками бессмертной миеломы для создания линий моноклональных гибридомных клеток, которые экспрессируют специфические антитела в супернатанте клеточной культуры.

Успешное производство антител зависит от тщательного планирования и реализации в отношении нескольких важных шагов и соображений:

• Синтезировать или очистить антиген-мишень (например,g., пептид или гаптен)
• Выберите подходящий иммуногенный белок-носитель
• Конъюгируйте антиген и белок-носитель для создания иммуногена
• Иммунизируйте животных, используя соответствующий график и формулу адъюванта
• Скрининг сыворотки (или гибридомы) на титр и изотип антител (также называется характеристикой антител; см. ниже)

Очистка антител

Очистка антитела включает выделение антитела из сыворотки (поликлональное антитело), ​​асцитной жидкости или культурального супернатанта линии гибридомных клеток (моноклональное антитело).Способы очистки варьируются от очень грубых до высокоспецифичных:

• Неочищенный — осаждение подмножества общих белков сыворотки, которое включает иммуноглобулины
• Общие — аффинная очистка определенных классов антител (например, IgG) без учета антигенной специфичности
• Specific — аффинная очистка только тех антител в образце, которые связываются с конкретной молекулой антигена

Какой уровень очистки необходим для получения пригодного для использования антитела, зависит от предполагаемого применения (-ей) антитела.

Характеристика антител

Характеристика антител включает три вида деятельности, которые обычно выполняются на различных этапах в течение всего проекта по производству и очистке антител

• Скрининг — выявление образцов антител, обладающих антигенсвязывающей специфичностью
• Титрование — измерение концентрации антител и функционального титра анализа
• Изотипирование — определение класса и подкласса моноклональных антител

Скрининг сначала требуется во время производства, чтобы определить, какие животные и клоны гибридомы продуцируют высокий уровень антиген-специфических антител.Обычно это выполняется с использованием методов ELISA.

Концентрация антител может быть оценена с использованием либо общего анализа белка, либо специфичного для вида и иммуноглобулина метода, например, с помощью специальных наборов для анализа микроагглютинации. Титр антител связан с концентрацией, но более конкретно относится к эффективной активности данного образца антитела. Измерение титра обычно означает определение функционального разведения образца антитела, необходимого для обнаружения в данном анализе, таком как ELISA.

Изотипирование включает определение класса (например, IgG по сравнению с IgM) и подкласса (например, IgG1 по сравнению с IgG2a) моноклонального антитела. Это критический этап в производстве антител, поскольку он необходим для выбора подходящего метода очистки и модификации молекулы. Изотипирование проще всего выполнить с помощью коммерческих, готовых к использованию наборов для изотипирования антител.

Фрагментация антител

Очищенные антитела можно модифицировать для конкретных целей несколькими методами, включая фрагментацию на более мелкие антигенсвязывающие единицы, конъюгацию с ферментом или другими детектируемыми маркерами и иммобилизацию на твердых носителях.Чаще всего используются антитела в цельномолекулярной форме. Однако эффективность некоторых методов и экспериментов можно улучшить, используя антитела, несущественные части которых были удалены.

Фрагментация антитела относится к процедурам расщепления целых молекул антитела и удаления частей, которые не являются необходимыми для связывания антигена. Fab и F (ab) ‘2 представляют собой фрагменты антител IgG, которые наиболее часто создаются и используются исследователями.

Мечение и иммобилизация антител

Антитела производятся и очищаются для использования в качестве антигенспецифических зондов.Однако их применимость в любом конкретном методе (ELISA, вестерн-блоттинг, визуализация клеток, иммуногистохимия) зависит от наличия механизма вторичного обнаружения антитела.

Методы, в которых используются антитела для иммунопреципитации или другой формы аффинной очистки, зависят от механизмов их прикрепления или иммобилизации к хроматографической среде (например, агарозной смоле в виде гранул). Стратегии для достижения этой цели включают те же соображения и химические методы, что и мечение антител.

Рекомендации

1. Alberts, B., et al. (1983). Молекулярная биология клетки. Garland Publishing, Inc., Нью-Йорк, штат Нью-Йорк.
,
2. Харлоу, Э. и Лейн, Д. (1988). Антитела: лабораторное руководство. Лаборатория Колд-Спринг-Харбор, Колд-Спринг-Харбор, штат Нью-Йорк.
3. Сайтов, D.P., et al. (1976). Фундаментальная и клиническая иммунология. Медицинское издание Ланге, Лос-Альтос, Калифорния.

Что такое антитело? Объяснение ответа вашей иммунной системы на коронавирус

Когда такие патогены, как новый коронавирус, атакуют, организм вырабатывает антитела для нейтрализации захватчика — важную часть иммунного ответа.

Вот почему некоторые исследователи пытаются использовать плазмотерапию выздоравливающих как способ помочь людям, больным COVID-19.

Подход включает сбор антител из крови выздоровевших пациентов и введение сыворотки тем, кто еще очень болен, в надежде, что они смогут поправиться быстрее.

Загрузите приложение СЕГОДНЯ, чтобы получить последнюю информацию о вспышке коронавируса .

Что такое антитела и как они работают? СЕГОДНЯ спросил д-р.Дэниел Куритцкес, руководитель отделения инфекционных болезней Бригама и женской больницы в Бостоне и профессор медицины Гарвардской медицинской школы.

Что такое антитело?

В общих чертах, это белок, вырабатываемый иммунной системой в ответ на вторжение организмов, таких как бактерии и вирусы.

«Антитела способны специфически распознавать чужеродных захватчиков в организме, покрывать их, связываясь с ними, а затем позволять иммунным клеткам организма выводить их из крови, слизистых оболочек или таких участков, как легкие», — сказал Курицкес.

Каждое антитело может связываться только с одним специфическим вражеским веществом. Некоторые уничтожают его напрямую; другие облегчают уничтожение патогена лейкоцитами, по данным Национального института рака.

Исследователи больше всего заинтересованы в нейтрализации антител, которые фактически блокируют заражение клеток. Только небольшая группа антител способна на это.

Антитела также являются частью иммунного ответа, который врачи пытаются вызвать при вакцинации.

Как быстро вырабатываются антитела?

Обычно антитела начинают обнаруживаться в крови через пару недель после начала инфекции. По предварительным данным, новый коронавирус может быть обнаружен в течение семи-десяти дней после заражения, отметил Курицкес.

Как правило, количество присутствующих антител снижается со временем после устранения инфекции.

Иногда врачи могут измерить антитела через много лет — как в случае с корью; и иногда антитела уходят быстрее, — добавил он.

Связанные

«Но одна из действительно умных вещей в иммунной системе заключается в том, что клетки, вырабатывающие это антитело, затем сохраняются на некотором низком уровне и образуют популяцию клеток памяти, которые присутствуют и могут реагировать гораздо более быстро, если тот же патоген или захватчик снова встречается в другом случае », — сказал Курицкес.

«Это была бы такая память, которая могла бы обеспечить защитный иммунитет против повторного заражения».

Пока неизвестно, как долго антитела к новому коронавирусу остаются в крови, поскольку возбудитель является таким новым.

«У разных инфекций разные модели персистенции антител, и мы просто не знаем на данный момент, как долго будут оставаться эти антитела», — отметил Курицкес.

Какие бывают типы антител?

Иммунный ответ включает начальные и вторичные антитела:

• Иммуноглобулин M или IgM — это исходное антитело, созданное для борьбы с захватчиком
• Иммуноглобулин A или IgA, как правило, обнаруживается в слюне и других выделениях
• Иммуноглобулин G, или IgG, является основным типом антител, обнаруживаемых во всех жидкостях организма

После первоначального производства IgM клетки переключаются на выработку IgG, который является более долгоживущим типом антител, сказал Курицкес.

Эти три типа часто измеряются вместе, поэтому наличие IgM означает, что человек инфицирован в настоящее время или инфицирован совсем недавно. Наличие IgG означает, что заражение могло произойти месяц или два назад.

Как обнаруживаются антитела?

Как правило, можно использовать каплю крови из укола пальца, обычный образец крови или даже слюну. По словам Курицкеса, еще нет тестов слюны на новые антитела к коронавирусу, но исследователи работают над ними.

Наличие антител может иметь ключевое значение для диагностики определенных видов инфекций, при которых трудно обнаружить реальный инвазионный организм.

Могут ли антитела передаваться другому человеку и обеспечивать защиту?

Это вызвало большой интерес и споры в связи с новым коронавирусом.

Некоторые исследования показывают, что у пациентов с COVID-19 могут быть преимущества, но они небольшие и их трудно интерпретировать, отметил Курицкес.

«Сыворотка выздоравливающих использовалась при других вирусных инфекциях с неоднородными результатами, и на самом деле она так и не стала основой терапии», — сказал он.

А. Павловски — СЕГОДНЯ старший редактор, специализирующийся на новостях и особенностях здравоохранения. Ранее она была писателем, продюсером и редактором CNN.

Иммунные антитела

Исследователи из Стэнфорда описывают, как человеческий организм вырабатывает различные классы антител

Эта первая подробная карта производства антител в организме может предложить новые варианты лечения иммунных расстройств.

Елизавета Свобода

Когда вирусы и бактерии проникают в организм, иммунная система сопротивляется. Защитники называют B-клетки роем в пораженные области, высвобождая молекулы антител, которые стремятся уничтожить захватчиков. Эта армия антител включает ряд специализированных классов: некоторые антитела обволакивают вторгшиеся патогены или блокируют их попадание в здоровые клетки, в то время как другие антитела вызывают воспаление, которое может ускорить процесс заживления.

Теперь исследователи из Стэнфорда впервые наметили, как человеческий организм вырабатывает антитела всех классов, и выяснили, что различные наборы продуцирующих антитела клеток происходят от одного и того же предка.

Стэнфордские исследователи под руководством профессора Стивена Квейка завершили первую подробную карту того, как человеческий организм вырабатывает защитные антитела. (Изображение предоставлено Трисией Сейболд)

«Как сделать так, чтобы все игроки нас защищали?» — спросил Феликс Хорнс, аспирант по биофизике и первый автор статьи, опубликованной в журнале eLife.»Что мы сделали, так это измерили это».

Исследовательскую группу из восьми человек возглавил советник Хорнса, профессор биоинженерии из Стэнфорда Стивен Квейк, который считает, что создание всестороннего обзора естественной системы защиты организма позволит исследователям разработать новые методы лечения различных иммунных расстройств.

«Эта карта поможет нам понять, что идет наперекосяк при иммунных заболеваниях», — сказал Квейк, который также является профессором прикладной физики и исследователем Медицинского института Говарда Хьюза.«В результате мы сможем решить такие проблемы, как аллергия».

Построение генеалогического древа B-клеток

Чтобы составить карту, исследователи извлекли B-клетки из образцов крови 22 молодых здоровых взрослых людей. Используя высокопроизводительную машину для генетического секвенирования, которая считывает отдельные нуклеотиды, составляющие генетический код клетки, они создали большую библиотеку генов, продуцирующих антитела, из всех B-клеток в образце.

Они проследили происхождение B-клеток, подсчитав количество приобретенных мутаций в генах клеток, обнаружив, что в клетках более поздних поколений было больше генетических мутаций.Исследователи также искали доказательства того, что В-клетки поменяли типы вырабатываемых ими антител. Этот процесс переключения позволяет иммунной системе настраивать свой ответ на входящие угрозы.

«Каждая B-клетка начинается как отдельная клетка, вырабатывающая определенный тип антител», — сказал Хорнс. «Если он защищает вас, он расширяется и порождает потомков».
Используя различные аналитические методы, исследователи смогли идентифицировать различные классы антител и приблизительно определить их распространенность.

Около трех четвертей клеток, проанализированных командой, были запрограммированы на создание класса антител IgM. IgM — это «класс по умолчанию, в котором рождаются все антитела», — сказал Хорнс. «Когда они активируются иммунным вызовом, они меняют свой класс».

Большая часть клеток IgM переключается на производство антител класса IgG, наиболее важных борцов с вирусами в организме. Эти клетки могут давать начало четырем различным подклассам IgG, которые обладают специфическими противовирусными свойствами.

Меньшая фракция клеток, продуцирующих IgM, вырабатывает антитела IgA, которые отражают вторжение бактерий, а также помогают «хорошим» бактериям в пищеварительном тракте оставаться в здоровом балансе.

Наименьшее количество клеток IgM переключается на выработку класса антител IgE, который вызывает воспаление в организме и может вызвать аллергический ответ, если он станет слишком активным.

Переключение клеток для борьбы с болезнями

Хорнса процесса переключения классов может привести к целому ряду новых подходов к лечению иммунных расстройств. В редких случаях, таких как синдром гипер-IgM, клетки пациентов не обладают способностью переключать классы антител, что делает их уязвимыми для широкого спектра инфекций.Более распространенные иммунные состояния могут также возникать в результате дефектов переключения классов. Например, люди, страдающие аллергией, вырабатывают аллерген-специфические антитела IgE, что приводит к сверхактивному иммунному ответу.

Несколько врачей пробовали такие методы, как «глистная терапия», которая включает заражение пациентов паразитическими червями, которые влияют на выработку антител в организме. Хорнс предлагает более точное решение: создание лекарств, имитирующих сигнальные молекулы, контролирующие процесс переключения классов антител.

«Вы можете думать о черве как о очень тупом инструменте, — сказал он, — тогда как вы можете представить себе использование дизайнерского препарата в качестве скальпеля».

В качестве следующего шага Хорнс планирует секвенировать гены людей, страдающих иммунными нарушениями. Выявление того, как их выработка антител отличается от его базовой карты, станет ключевым шагом на пути к созданию лекарств, которые восстановят оптимальный баланс антител.

«Предположим, мы нашли кого-то, кто не может производить определенный тип антител или вырабатывает их с низкой скоростью», — сказал Хорнс.«Мы можем убедить [их] B-клетки переключиться на определенные классы, чтобы исправить недостаток».

В число других участников этого исследования входят Корнелия Деккер, Салли Макки и Гэри Свон из Стэнфордской школы медицины, которые набрали субъектов исследования и организовали сбор образцов; Стэнфордские биоинженеры Кристофер Воллмерс и Дерек Кроут; и иммунолог из Стэнфорда Марк Дэвис.

Полное название статьи: «Отслеживание происхождения человеческих В-клеток раскрывает in vivo ландшафт смены класса человеческих антител.”

-30-