człowiek
Autor: Maciej Chałubiński | dodano: 2012-07-10
Leki z żyjących fabryk

Insulina prosto od bakterii
W leczeniu cukrzycy do niedawna stosowano insuliny pochodzenia zwierzęcego. Insulina świńska różni się od ludzkiej tylko jednym aminokwasem, bydlęca zaś trzema. Choć może się to wydawać niewielką różnicą, to dla układu odpornościowego ma zasadnicze znaczenie - insuliny zwierzęce wywołują często naturalne reakcje obronne w postaci miejscowych, a nierzadko uogólnionych odczynów uczuleniowych. Insuliny „ludzkie" produkowane przez bakterie w laboratoriach biotechnologicznych takiego zagrożenia nie stwarzają.

Gdy w 1921 r. Frederick Banting i Charles Best wstrzykiwali chłopcu choremu na cukrzycę wyciąg trzustkowy, nie przypuszczali, że zapoczątkowują nowy dział medycyny. Dziś leki biologiczne kompletnie zmieniają terapie wielu chorób.

Dzięki podaniu insuliny - wydzielanego przez komórki beta trzustki hormonu o właściwościach obniżających stężenie glukozy we krwi - stan 13-letniego chłopca uległ natychmiastowej poprawie. Zaledwie dwa lata później firma farmaceutyczna Eli Lilly rozpoczęła masową produkcję insuliny pod handlową nazwą isletin; w 1936 r. zaś Duńczyk H.C. Hagedorn, założyciel Nordisk Insulin Laboratory, opatentował insulinę izofanową, o przedłużonym czasie działania, którą można było wstrzykiwać jedynie dwa razy dziennie. Jednak przełom w produkcji insuliny nastąpił dopiero na początku lat 80., kiedy to zaczęto ją wytwarzać metodami biotechnologicznymi z udziałem bakterii wyposażonych w gen hormonu ludzkiego.

Leki biologiczne to klasa farmaceutyków wytwarzanych metodami inżynierii genetycznej. Oprócz nowatorskiej metody produkcji, od tradycyjnych farmaceutyków odróżnia je białkowa struktura oraz wpływ, jaki wywierają na inne cząsteczki biologicznie czynne. Leki tego rodzaju decydują o najważniejszych cechach „terapii celowanej", definiowanej jako „precyzyjne oddziaływanie na komórkowe mechanizmy zaangażowane w proces chorobowy poprzez dokładnie określone punkty i ścieżki biologicznego przewodnictwa komórek".

Krótko mówiąc, działają niczym wysoko wyspecjalizowana broń, niszcząca tylko obiekty wojskowe, a oszczędzająca cywilne. Ma to szczególne znaczenie w leczeniu nowotworów złośliwych, których standardowe terapie, oddziałujące na tkanki zdrowe, pustoszą ludzki organizm, nierzadko uszkadzając szpik kostny, błonę śluzową przewodu pokarmowego czy mieszki włosowe.

Żywe fabryki
Leki biologiczne wytwarzane są obecnie przez żywe komórki (w zależności od metody - bakteryjne, roślinne lub zwierzęce), hodowane w specjalnych bioreaktorach. Produkcja składa się z trzech etapów. Pierwszy to namnażanie komórek gospodarza oraz wprowadzenie do ich genomu, drogą rekombinacji, ludzkiego materiału genetycznego kodującego pożądane białko. W drugim etapie odprowadza się je z bioreaktora i oczyszcza z pozostałości mieszaniny reakcyjnej, w trzecim - konfekcjonuje. W ten sposób wytwarzane są m.in. insulina, cytokiny, czynniki wzrostu, inhibitory receptorów i różne enzymy.

Jeszcze ciekawiej wygląda produkcja przeciwciał monoklonalnych - immunoglobulin skierowanych przeciwko określonemu antygenowi, wytwarzanych przez jeden klon limfocytów B (stąd ich nazwa „monoklonalne"). Produkcję rozpoczyna się zwykle od immunizacji myszy, czyli wprowadzenia do ich organizmu antygenu ludzkiego, wobec którego komórki B wytworzą odpowiednio swoiste (rozpoznające ściśle określone antygeny) przeciwciała. Choć będą one mieć mysie pochodzenie, skierowane będą przeciw antygenowi ludzkiemu. Następnie z mysiej śledziony izoluje się limfocyty wraz z komórkami plazmatycznymi, istnymi fabrykami przeciwciał, i miesza z ludzkimi komórkami szpiczaka mnogiego; ich fuzja prowadzi do powstania komórek hybrydowych zwanych hybrydoma. Ponieważ komórki szpiczaka mają charakter nowotworowy, dzielą się nieprzerwanie, a dzięki „przechwyceniu" mysiego materiału genetycznego już stale - w warunkach in vitro - wytwarzają pożądane przeciwciała, produkowane przez nie wcześniej jeszcze w organizmie gryzonia.

Nie wszystkie komórki szpiczaka zdołają połączyć się z mysimi limfocytami. Stąd celem drugiego etapu jest odseparowanie komórek hybrydoma od reszty, która nie uległa fuzji. W tym celu stosuje się specjalne podłoże selekcyjne. Komórki szpiczaka pozbawia się wcześniej enzymu umożliwiającego im przeżycie na tej pożywce, zyskują go tylko po połączeniu z mysimi limfocytami. W grze pozostają jeszcze te ostatnie; jeśli jednak nie dokonają fuzji z komórkami szpiczaka, szybko ulegną apoptozie, mimo że mają „enzym przetrwania" - w środowisku nie ma bowiem zapewniających im przeżycie cytokin (białkowych cząsteczek stymulujących inne komórki układu odpornościowego). Ostatni etap to selekcja z populacji komórek hybrydowych tych, które produkują przeciwciała o pożądanej swoistości. Umieszcza się je w osobnych naczyniach i uzyskuje przeciwciała pochodzące z jednego klona.

Przeciwciała monoklonalne zostały po raz pierwszy otrzymane w ten sposób przez Cesara Milsteina i Georges'a Köhlera w 1975 r.

Bezpieczeństwo i siła rażenia
Przemysłowe wytwarzanie przeciwciał monoklonalnych wymaga zwykle zastosowania komórek pochodzenia zwierzęcego. Jednak podanie człowiekowi przeciwciał o cechach obcogatunkowych wiąże się z ryzykiem wywołania obronnej reakcji immunologicznej. W jej przebiegu wydzielane są np. przeciwciała HAMA (human anti-mouse antibodies), skierowane przeciwko immunoglobulinom leczniczym (w tym przypadku - mysim). Przeciwciała te mogą aktywować wiele mechanizmów zapalnych, prowadząc do rozwoju stanów uczuleniowych, nierzadko zagrażających życiu. Dlatego usiłuje się maksymalnie upodobnić przeciwciała monoklonalne do immunoglobulin ludzkich pod względem sekwencji aminokwasowej. Odbywa się to w procesie zwanym humanizacją. W zależności od stopnia osiągniętego podobieństwa mówimy o przeciwciałach chimerycznych (mających jedynie w 10-30% mysie sekwencje aminokwasowe), humanizowanych (zawierających ich poniżej 10%) i wreszcie przeciwciałach w pełni ludzkich. (Nazwy preparatów leczniczych zawierających przeciwciała mysie mają końcówkę -omab, przeciwciała chimeryczne -ksymab, natomiast przeciwciała humanizowane -zumab).

Każdy medal ma jednak dwie strony: humanizowanie przeciwciał zwierzęcych zmniejsza ryzyko reakcji odpornościowej organizmu człowieka, zwiększa jednak prawdopodobieństwo utraty swoistości przeciwciał - to zaś może przekładać się na zmniejszenie skuteczności leczenia. Przeciwciała monoklonalne można wyposażyć w dodatkową broń w postaci innych związków chemicznych, wzbogacając ich właściwości i optymalizując wykorzystanie.

Więcej w miesięczniku „Wiedza i Życie" nr 01/2012 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
06/2020
05/2020
Kalendarium
Czerwiec
5
W 1866 r. według obliczeń Pluton osiągnął aphelium swojej orbity. Następne takie zdarzenie będzie miało miejsce w sierpniu 2113 roku.
Warto przeczytać
W zagubionej w lesie deszczowym Papui Nowej Gwinei jest maleńka wioska Gapun, w której mieszka 200 osób. Tylko 45 z nich mówi rdzennym językiem tayapu i z roku na rok jest ich coraz mniej. Amerykański antropolog Don Kulick postanawia udokumentować proces wymierania tego języka.

WSPÓŁPRACUJEMY
Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Maciej Chałubiński | dodano: 2012-07-10
Leki z żyjących fabryk

Insulina prosto od bakterii
W leczeniu cukrzycy do niedawna stosowano insuliny pochodzenia zwierzęcego. Insulina świńska różni się od ludzkiej tylko jednym aminokwasem, bydlęca zaś trzema. Choć może się to wydawać niewielką różnicą, to dla układu odpornościowego ma zasadnicze znaczenie - insuliny zwierzęce wywołują często naturalne reakcje obronne w postaci miejscowych, a nierzadko uogólnionych odczynów uczuleniowych. Insuliny „ludzkie" produkowane przez bakterie w laboratoriach biotechnologicznych takiego zagrożenia nie stwarzają.

Gdy w 1921 r. Frederick Banting i Charles Best wstrzykiwali chłopcu choremu na cukrzycę wyciąg trzustkowy, nie przypuszczali, że zapoczątkowują nowy dział medycyny. Dziś leki biologiczne kompletnie zmieniają terapie wielu chorób.

Dzięki podaniu insuliny - wydzielanego przez komórki beta trzustki hormonu o właściwościach obniżających stężenie glukozy we krwi - stan 13-letniego chłopca uległ natychmiastowej poprawie. Zaledwie dwa lata później firma farmaceutyczna Eli Lilly rozpoczęła masową produkcję insuliny pod handlową nazwą isletin; w 1936 r. zaś Duńczyk H.C. Hagedorn, założyciel Nordisk Insulin Laboratory, opatentował insulinę izofanową, o przedłużonym czasie działania, którą można było wstrzykiwać jedynie dwa razy dziennie. Jednak przełom w produkcji insuliny nastąpił dopiero na początku lat 80., kiedy to zaczęto ją wytwarzać metodami biotechnologicznymi z udziałem bakterii wyposażonych w gen hormonu ludzkiego.

Leki biologiczne to klasa farmaceutyków wytwarzanych metodami inżynierii genetycznej. Oprócz nowatorskiej metody produkcji, od tradycyjnych farmaceutyków odróżnia je białkowa struktura oraz wpływ, jaki wywierają na inne cząsteczki biologicznie czynne. Leki tego rodzaju decydują o najważniejszych cechach „terapii celowanej", definiowanej jako „precyzyjne oddziaływanie na komórkowe mechanizmy zaangażowane w proces chorobowy poprzez dokładnie określone punkty i ścieżki biologicznego przewodnictwa komórek".

Krótko mówiąc, działają niczym wysoko wyspecjalizowana broń, niszcząca tylko obiekty wojskowe, a oszczędzająca cywilne. Ma to szczególne znaczenie w leczeniu nowotworów złośliwych, których standardowe terapie, oddziałujące na tkanki zdrowe, pustoszą ludzki organizm, nierzadko uszkadzając szpik kostny, błonę śluzową przewodu pokarmowego czy mieszki włosowe.

Żywe fabryki
Leki biologiczne wytwarzane są obecnie przez żywe komórki (w zależności od metody - bakteryjne, roślinne lub zwierzęce), hodowane w specjalnych bioreaktorach. Produkcja składa się z trzech etapów. Pierwszy to namnażanie komórek gospodarza oraz wprowadzenie do ich genomu, drogą rekombinacji, ludzkiego materiału genetycznego kodującego pożądane białko. W drugim etapie odprowadza się je z bioreaktora i oczyszcza z pozostałości mieszaniny reakcyjnej, w trzecim - konfekcjonuje. W ten sposób wytwarzane są m.in. insulina, cytokiny, czynniki wzrostu, inhibitory receptorów i różne enzymy.

Jeszcze ciekawiej wygląda produkcja przeciwciał monoklonalnych - immunoglobulin skierowanych przeciwko określonemu antygenowi, wytwarzanych przez jeden klon limfocytów B (stąd ich nazwa „monoklonalne"). Produkcję rozpoczyna się zwykle od immunizacji myszy, czyli wprowadzenia do ich organizmu antygenu ludzkiego, wobec którego komórki B wytworzą odpowiednio swoiste (rozpoznające ściśle określone antygeny) przeciwciała. Choć będą one mieć mysie pochodzenie, skierowane będą przeciw antygenowi ludzkiemu. Następnie z mysiej śledziony izoluje się limfocyty wraz z komórkami plazmatycznymi, istnymi fabrykami przeciwciał, i miesza z ludzkimi komórkami szpiczaka mnogiego; ich fuzja prowadzi do powstania komórek hybrydowych zwanych hybrydoma. Ponieważ komórki szpiczaka mają charakter nowotworowy, dzielą się nieprzerwanie, a dzięki „przechwyceniu" mysiego materiału genetycznego już stale - w warunkach in vitro - wytwarzają pożądane przeciwciała, produkowane przez nie wcześniej jeszcze w organizmie gryzonia.

Nie wszystkie komórki szpiczaka zdołają połączyć się z mysimi limfocytami. Stąd celem drugiego etapu jest odseparowanie komórek hybrydoma od reszty, która nie uległa fuzji. W tym celu stosuje się specjalne podłoże selekcyjne. Komórki szpiczaka pozbawia się wcześniej enzymu umożliwiającego im przeżycie na tej pożywce, zyskują go tylko po połączeniu z mysimi limfocytami. W grze pozostają jeszcze te ostatnie; jeśli jednak nie dokonają fuzji z komórkami szpiczaka, szybko ulegną apoptozie, mimo że mają „enzym przetrwania" - w środowisku nie ma bowiem zapewniających im przeżycie cytokin (białkowych cząsteczek stymulujących inne komórki układu odpornościowego). Ostatni etap to selekcja z populacji komórek hybrydowych tych, które produkują przeciwciała o pożądanej swoistości. Umieszcza się je w osobnych naczyniach i uzyskuje przeciwciała pochodzące z jednego klona.

Przeciwciała monoklonalne zostały po raz pierwszy otrzymane w ten sposób przez Cesara Milsteina i Georges'a Köhlera w 1975 r.

Bezpieczeństwo i siła rażenia
Przemysłowe wytwarzanie przeciwciał monoklonalnych wymaga zwykle zastosowania komórek pochodzenia zwierzęcego. Jednak podanie człowiekowi przeciwciał o cechach obcogatunkowych wiąże się z ryzykiem wywołania obronnej reakcji immunologicznej. W jej przebiegu wydzielane są np. przeciwciała HAMA (human anti-mouse antibodies), skierowane przeciwko immunoglobulinom leczniczym (w tym przypadku - mysim). Przeciwciała te mogą aktywować wiele mechanizmów zapalnych, prowadząc do rozwoju stanów uczuleniowych, nierzadko zagrażających życiu. Dlatego usiłuje się maksymalnie upodobnić przeciwciała monoklonalne do immunoglobulin ludzkich pod względem sekwencji aminokwasowej. Odbywa się to w procesie zwanym humanizacją. W zależności od stopnia osiągniętego podobieństwa mówimy o przeciwciałach chimerycznych (mających jedynie w 10-30% mysie sekwencje aminokwasowe), humanizowanych (zawierających ich poniżej 10%) i wreszcie przeciwciałach w pełni ludzkich. (Nazwy preparatów leczniczych zawierających przeciwciała mysie mają końcówkę -omab, przeciwciała chimeryczne -ksymab, natomiast przeciwciała humanizowane -zumab).

Każdy medal ma jednak dwie strony: humanizowanie przeciwciał zwierzęcych zmniejsza ryzyko reakcji odpornościowej organizmu człowieka, zwiększa jednak prawdopodobieństwo utraty swoistości przeciwciał - to zaś może przekładać się na zmniejszenie skuteczności leczenia. Przeciwciała monoklonalne można wyposażyć w dodatkową broń w postaci innych związków chemicznych, wzbogacając ich właściwości i optymalizując wykorzystanie.