Rekombinante Antikörper: Ein Überblick

Rekombinante Antikörper (rAbs) sind monoklonale Antikörper, die in vitro unter Verwendung synthetischer Gene erzeugt werden. Im Gegensatz zu monoklonalen Antikörpern (mAbs), die mit traditionellen Hybridom-basierten Technologien hergestellt werden, benötigen rAbs keine Hybridome und Tiere im Produktionsprozess.

Sowohl monoklonale als auch rekombinante Antikörper können in der biomedizinischen Wissenschaft und in der toxikologischen Forschung eingesetzt werden und sind wirksame therapeutische Behandlungen für Krebs, Autoimmunerkrankungen und eine Vielzahl anderer Krankheiten. Während monoklonale Antikörper aufgrund ihrer Fähigkeit, zellspezifische Antigene zu binden und zu neutralisieren oder zu zerstören, zu einem der gebräuchlichsten Werkzeuge in der biomedizinischen Wissenschaft und Medizin geworden sind, verursacht die Aszites-Herstellungsmethode erhebliche Schmerzen und Beschwerden bei den Tieren verwendet in dem Prozess.

Daher haben die Regierungen Australiens, Deutschlands, der Niederlande und des Vereinigten Königreichs es zugunsten von In-vitro-Methoden verboten. Die USA befürworten auch die Verwendung von In-vitro-Methoden als Standardverfahren für die Herstellung von mAbs.

Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass In-vitro-Methoden mit Hybridomen auch ihre eigenen Einschränkungen haben, die Folgendes umfassen:

  • Erfordern eine Immunisierung und anschließende Euthanasie der dabei verwendeten Tiere.
  • Langsam und arbeitsintensiv.
  • Verursachen oft Immunreaktionen, so dass die Antikörper verändert und „humanisiert“ werden müssen, bevor sie Patienten verabreicht werden können.

Herstellung von rekombinanten Antikörpern

Grundsätzlich handelt es sich bei rekombinanten Antikörpern um monoklonale Antikörper, die in vitro unter Verwendung synthetischer Gene erzeugt werden. Die Technologie umfasst die Gewinnung von Antikörpergenen aus Quellzellen, die Amplifikation und Klonierung der Gene in einen geeigneten Phagenvektor, die Einführung des Vektors in einen Wirt (Bakterien, Hefe oder Säugetierzelllinien) und die Expression ausreichender Mengen funktioneller Antikörper.

Rekombinante Antikörper können von jeder Spezies von Antikörper produzierenden Tieren kloniert werden, sofern geeignete Oligonukleotidprimer oder Hybridisierungssonden verfügbar sind. Die Fähigkeit, die Antikörpergene zu manipulieren, ermöglicht auch die Erzeugung neuer Antikörper und Antikörperfragmente (Fab-Fragmente und scFv) in vitro. Anzeigenbibliotheken, die üblicherweise in Phagen oder Hefen exprimiert werden, können dann analysiert werden, um wünschenswerte Eigenschaften auszuwählen, die sich aus solchen Änderungen der Antikörpersequenz ergeben.

Wie wählen Sie diejenigen aus, die Ihren gewünschten Antikörper anzeigen? Sie können dies durch einen Prozess namens Panning tun. Eines der einfachsten Panning-Verfahren ist eine Variation des üblichen ELISA-Verfahrens. Dazu inkubieren Sie die Antikörperbibliothek mit dem auf einem Feststoff immobilisierten Target. Jeder ungebundene Phage wird durch Waschen entfernt und spezifisch gebundene Phagen werden eluiert und amplifiziert, indem E. coli-Zellen infiziert werden. Der Prozess wird 3 bis 4 Mal wiederholt, um die Phagen zu isolieren, die Antikörper mit der höchsten Affinität und Stabilität aufweisen. Gene für die ausgewählten Antikörper werden sequenziert und einer Affinitätsreifung unterzogen. Die Gene für die besten Antikörper können dann in ein geeignetes Expressionssystem für die großtechnische Produktion überführt werden.

Die Vorteile der Verwendung rekombinanter Antikörper

  • Erhöhte Reproduzierbarkeit und Kontrolle. Während Forscher oft die Kontrolle über das Antigen verlieren, sobald sie es in hybridom-basierten Systemen in das Wirtstier injiziert haben, ermöglicht ihnen die rekombinante Antikörperproduktion eine bessere Kontrolle über das Antigen. Da rAbs durch die Sequenzen definiert werden, die sie kodieren, sind sie zuverlässiger und liefern reproduzierbarere Ergebnisse als mAbs. Durch Anpassung der experimentellen Bedingungen können Forscher die Isolierung von Antikörpern gegen Antigene oder Antigeneigenschaften leicht begünstigen.
  • Produktionszeit verringert. Mit der rekombinanten Antikörpertechnologie kann ein Antigen-spezifischer Antikörper in nur acht Wochen hergestellt werden. Andererseits benötigt die Hybridoma-Technologie mindestens vier Monate, um einen geeigneten Antikörper herzustellen.
  • Isotypumwandlung. Ein wünschenswertes rekombinantes Antikörperfragment kann leicht in eine andere Spezies, einen Isotyp oder Subtyp umgewandelt werden, indem die geeignete konstante Domäne hinzugefügt wird. Dies erleichtert das Umschalten von Antikörpern in ein bevorzugteres Format.
  • Tierfreie Technologie. Rekombinante Antikörper können ohne Verwendung von Tieren hergestellt werden. Dies beseitigt die zahlreichen ethischen und Tierschutzbedenken, die üblicherweise mit der traditionellen monoklonalen Antikörperproduktion verbunden sind.

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