اطلاعات عمومی, ویکی ژن
کتابخانه ژنی آنتی بادی چیست؟
کتابخانه ژنی آنتی بادی
شیوع بیماری‌هایی مانند سرطان و افزایش نیاز به ایمونوتراپی سبب توسعه فناوری‌هایی می‌شود که سلول‌ها و ارگانیسم‌های عامل بیماری را مورد هدف قرار می‌دهند. این موارد منجر به توسعه چیزی که به عنوان کتابخانه ژنی آنتی بادی میشناسم شده است. این مقاله در مورد این موضوع بحث خواهد کرد.
آنتی‌بادی و مبارزه با بیماری
هنگامی که یک پاتوژن میزبان سالم را آلوده می‌کند، سیستم ایمنی میزبان با مبارزه به آن پاسخ می‌دهد و از بدن در برابر بیماری محافظت می‌کند. میزبان، آنتی بادی‌هایی تولید می‌کند که آنتی‌ژن های موجود در سطح سلول مهاجم را تشخیص می‌دهند. اگرچه، سیستم ایمنی میزبان باید در وهله اول بتواند آنتی ژن را تشخیص دهد:
زمانی که عامل بیماری زا برای اولین بار وارد بدن می‌شود، امکان تشخیص توسط سیستم ایمنی وجود ندارد زیرا بدن میزبان قبلاً با پاتوژن مواجه نشده است.
به همین دلیل است که عفونت اولیه ایجاد شده توسط یک پاتوژن می‌تواند منجر به افزایش خطر مرگ و میر یا عوارضی برای سلامتی شود. بدن همانطور که نمی‌تواند آنتی ژن و در نتیجه پاتوژن را تشخیص دهد، برای مقابله با بیماری هم نیز آماده نیست. با این حال، اگر فردی از عفونت اولیه بهبود یابد، بدن او آنتی‌بادی‌های لازم برای مبارزه با عفونت بعدی را خواهد داشت.
کتابخانه‌های ژنی آنتی‌بادی: تسریع روند کشف دارو
از لحاظ تاریخی، رویکرد اصلی برای توسعه واکسن‌ها و روش‌های درمانی برای پیشگیری از بیماری، برداشت آنتی‌بادی از افرادی بوده است که از بیماری جان سالم به در برده‌اند. لازم به ذکر است که با قرنطینه کردن سلول‌های ایمنی وغربال کردن تعداد زیادی از آنتی‌بادی‌ها می‌توانیم آن‌هایی را که به پاتوژن خاص متصل می‌شوند را پیدا کنیم .اگرچه ، این پروسه می‌تواند زمان‌بر باشد و اوقات وقت‌گیر باشد، چیزی که همه‌گیری ویروس کرونا یادآور کلیدی آن بوده است.
کتابخانه ژنی آنتی بادی همانطور که از نام آن پیداست، کتابخانه‌هایی ژنی از آنتی بادی‌های موجود هستند که می‌توان بین آنها جستجو کرد تا مواردی را که می‌توانند علیه یک پاتوژن خاص مؤثر باشند، ارائه کنند. با اتخاذ این رویکرد می‌توان روند کشف دارو را به میزان قابل توجهی سرعت بخشید.با برداشت نمونه از چند صد نفر، می توان چندین برابر آنتی بادی‌های انسانی را در یک کتابخانه ژنی آنتی‌بادی ذخیره کرد.
از کتابخانه های ژنی آنتی بادی می‌توان جفت‌هایی برای پاتوژن مورد نظر استخراج کرد (چیزی مشابه استخراج طلا از رودخانه) این به این معنی است که لزومی ندارد محققان منتظر بهبود یافتن بیماران آلوده باشند تا بدن آنها آنتی بادی تولید کند. وقتی دانشمندان چینی توالی ژنتیکی ویروس SARS-CoV-2 (کرونا) را منتشر کردند، تیمی در دانشگاه پیتسبورگ اسپایک پروتئین را تولید کردند که سپس به عنوان طعمه برای آنتی بادی‌های موجود در کتابخانه ژنی آنها استفاده شد. این رویکرد باید ما را برای همه گیری‌های آینده بهتر آماده کند.
ساخت کتابخانه‌ی ژنی آنتی‌بادی
دو استراتژی اصلی وجود دارد که برای ساخت کتابخانه ژنی آنتی بادی استفاده می‌شود. می‌توان از ژن‌های ترکیبی تصادفی استفاده کرد یا می‌توان آنها را با تقویت توالی ژنی متغیر یک یا چند نفر طراحی کرد. هم سلول‌های پلاسمای انسانی و هم سلول‌های ساده یا ایمن شده طحال حیوانات برای ساخت کتابخانه‌های ژنی آنتی بادی استفاده می‌شود.کتابخانه‌های ژنی آنتی بادی زمانی بهتر کار می‌کنند که تنوع کافی در آنها وجود داشته باشد.
چهار نوع کتابخانه ژنی آنتی بادی ترکیبی وجود دارد که عبارتند از ایمن، نا ایمن، نیمه مصنوعی و مصنوعی. کتابخانه‌های ژنی ایمن از آنتی‌بادی های انسان‌ها یا حیوانات واکسینه شده استفاده می‌کنند ، در حالی که کتابخانه‌های ژنی نا ایمن از آنتی بادی‌های جمع آوری شده از افراد ایمن نشده استفاده می‌کنند. (یا به جای آن، ژن‌های مصنوعی یا ژن‌های V مخلوط شده انسان)
در کتابخانه‌های ژنی نیمه مصنوعی، تنوع با سنتز الیگونوکلئوتید کنترل می‌شود. در حالی که کتابخانه‌های مصنوعی از ابتدا با استفاده از کدون‌های کاملا مصنوعی و تصادفی یکپارچه در مناطق تعیین کننده مکمل ساخته می‌شوند.(مناطق تعیین کننده مکمل)
یک فناوری معمول مورد استفاده در کتابخانه‌های ژنی آنتی‌بادی، نمایش فاژ است، که در آن باکتریوفاژهای (ویروس های باکتری خوار) دستکاری شده ژنتیکی با آنتی‌بادی بر روی سطوح خود به آنتی ژن بی‌حرکت متصل می‌شوند. پس از شستشو، هر باکتریوفاژ باقیمانده، آنتی‌بادی های مورد علاقه خود را نشان می‌دهد. سپس می‌توان آنها را در باکتری ای‌کولای(E. Coli)قرار داد تا آنتی بادی‌ها را برای تحقیقات بیشتر تقویت کند.
تعداد ترکیب‌های ذخیره شده در کتابخانه‌های ژنی آنتی‌بادی می‌تواند خیره‌کننده باشد: برخی از کتابخانه‌ها دارای 10 ترکیب هستند. یک کتابخانه آنتی‌بادی می‌تواند درمدت زمان بسیار کوتاهی شناسایی کند که کدام آنتی بادی‌ها باید از بدن در برابر یک پاتوژن محافظت کنند.
نمونه‌هایی از استفاده از کتابخانه ژنی آنتی بادی در تحقیقات در مورد بیماری
کتابخانه ژنی آنتی بادی ابزاری را در اختیار محققان قرار داده‌اند که مسائل اساسی در تحقیقات در مورد بیماری را حل کرده است. این مورد استفاده از کتابخانه های آنتی بادی را در چندین مطالعه در سال‌های اخیر مشاهده شده است.
استفاده از کتابخانه‌های ژنی آنتی بادی منجر به کشف آنتی‌بادی Ab1 برای مقابله با ویروس کرونا در فوریه 2020 توسط تیمی در دانشگاه پیتسبورگ و UPMC شد. اکثر شرکت‌هایی که از روند مرسوم‌تری استفاده کردند تا پایان مارس یا اوایل آوریل 2020 آنتی بادی‌های مونوکلونال (تک گونه) بدست نیاوردند. کتابخانه‌های آنتی‌بادی در توسعه سریع واکسن برای مبارزه با کووید-۱۹ نقش اساسی داشتند.
کتابخانه ژنی آنتی بادی در تحقیقات سرطان نیز استفاده شده‌اند. مطالعه‌ای در سال 2010 که در Molecular Cell Proteomics منتشر شد، استفاده از یک کتابخانه آنتی‌بادی تک زنجیره‌ای را برای کشف نشانگرهای زیستی برای تشخیص زودهنگام سرطان نشان می‌دهد.آنها با استفاده از کتابخانه، سرم تخمدان را از نظر بیومارکرهای جدید غربالگری کردند.
رویکردی برای کاهش عوارض در بیماران مبتلا به سرطان تخمدان و سایر سرطان‌ها.
کتابخانه ژنی آنتی بادی همچنین بینش‌های بیولوژیکی را در مورد استفاده رو به رشد از آنتی بادی‌های داخل سلولی ارائه می‌دهند. این‌ها ابزارهای بیولوژیکی هستند که به صورت درون سلولی بیان می‌شوند و به یک آنتی ژن هدف هدایت می‌شوند، جایی که می‌توانند عملکرد آنتی‌ژن‌ها را در سطح پساترجمه قطع کنند.
در پایان
کتابخانه‌های ژنی آنتی بادی به طور فزاینده‌ای توسط محققان برای یافتن اهداف دارویی جدید، آنتی بادی‌ها، نشانگرهای زیستی بیماری و غیره استفاده می‌شود. همانطور که آنتی‌بادی‌های بیشتری کشف می‌شود و ترکیبات بیشتری در آنها گنجانده می‌شود، توسعه داروها و واکسن‌های جدید همچنان بهبود خواهد یافت. این فناوری بخش مهمی از تحقیقات زیست پزشکی در قرن 21 است.
همچنین بیشتر درباره اخبار علمی بخوانید…
