تولید آنتی‌بادی‌های پلی کلونال و مونوکلونال

مقدمه‌ای بر تولید آنتی‌بادی‌های پلی کلونال و مونوکلونال

آنتی‌بادی‌ها مولکول‌های ایمنی هستند که توسط لنفوسیت‌های B تولید می‌شوند و نقش اساسی در شناسایی و خنثی‌سازی عوامل بیماری‌زا دارند. در بیوتکنولوژی و علوم زیستی، آنتی‌بادی‌ها ابزارهای ارزشمندی برای تحقیقات، تشخیص بیماری‌ها و درمان هستند.

آنتی‌بادی پلی‌کلونال

تعریف

آنتی‌بادی‌های پلی‌کلونال مخلوطی از آنتی‌بادی‌های تولیدشده توسط مجموعه‌ای از سلول‌های B متفاوت هستند که علیه چندین اپی‌توپ از یک آنتی‌ژن خاص تولید می‌شوند.

کاربرد آنتی‌بادی‌های پلی‌کلونال در تحقیقات زیست‌پزشکی

الف) شناسایی و اندازه‌گیری پروتئین‌ها

آنتی‌بادی‌های پلی‌کلونال به‌طور گسترده‌ای در شناسایی و اندازه‌گیری پروتئین‌ها در نمونه‌های بیولوژیکی استفاده می‌شوند. این آنتی‌بادی‌ها معمولاً در روش‌هایی مانند الایزا (ELISA)، وسترن بلات (Western Blot) و ایمونوهیستوشیمی (Immunohistochemistry) برای تشخیص و کمی‌سازی پروتئین‌ها و مارکرهای زیستی استفاده می‌شوند.

مثال: در مطالعات مرتبط با بیماری‌های قلبی، آنتی‌بادی‌های پلی‌کلونال برای شناسایی و اندازه‌گیری تروپونین (یک مارکر قلبی) در خون بیماران مورد استفاده قرار می‌گیرند. این آنتی‌بادی‌ها قادرند به قسمت‌های مختلف تروپونین متصل شوند و آن را در آزمایشات تشخیصی شناسایی کنند.

ب) شناسایی آنتی‌ژن‌ها و پاتوژن‌ها

پلی‌کلونال‌ها به‌ویژه در شناسایی و شبیه‌سازی پاسخ‌های ایمنی در برابر میکروارگانیسم‌ها و ویروس‌ها مفید هستند. این آنتی‌بادی‌ها در تولید کیت‌های تشخیصی برای شناسایی باکتری‌ها، ویروس‌ها و قارچ‌ها در آزمایشگاه‌های تشخیص پزشکی کاربرد دارند.

مثال: در تشخیص بیماری‌های عفونی مانند سل، آنتی‌بادی‌های پلی‌کلونال برای شناسایی پروتئین‌های خاص موجود در میکروب‌ها و باکتری‌ها استفاده می‌شود. به‌عنوان مثال، آنتی‌بادی‌های پلی‌کلونال می‌توانند به پروتئین‌های باکتریایی مایکوباکتریوم توبرکولوزیس متصل شده و به تشخیص سریع بیماری کمک کنند.

ج) مطالعات اپی‌ژنتیک و مسیرهای سیگنالینگ

آنتی‌بادی‌های پلی‌کلونال به‌طور موثری برای شناسایی تغییرات در مسیرهای سیگنالینگ سلولی و پروتئین‌های تغییر یافته در بیماری‌های مختلف مانند سرطان و بیماری‌های خودایمنی استفاده می‌شوند. این آنتی‌بادی‌ها برای بررسی تغییرات اپی‌ژنتیکی، فسفوریلاسیون پروتئین‌ها و سایر تغییرات در سطح مولکولی مفید هستند.

مثال: در مطالعه سرطان، آنتی‌بادی‌های پلی‌کلونال برای شناسایی مجموعه‌های سیگنالینگ مانند MAPK و PI3K استفاده می‌شوند. این آنتی‌بادی‌ها می‌توانند تغییرات در سطح فسفوریلاسیون این پروتئین‌ها را شناسایی کرده و اطلاعات جدیدی در مورد پیشرفت سرطان فراهم کنند.

کاربرد آنتی‌بادی‌های پلی‌کلونال در پزشکی بالینی

الف) تشخیص بیماری‌ها

آنتی‌بادی‌های پلی‌کلونال در تشخیص انواع بیماری‌ها و بررسی وضعیت ایمنی بیماران کاربرد دارند. این آنتی‌بادی‌ها برای تشخیص آنتی‌ژن‌های خاص در بیماری‌های ویروسی، باکتریایی و خودایمنی استفاده می‌شوند.

مثال: در آزمایش‌های تشخیص بیماری‌های خودایمنی مانند لوپوس اریتماتوس سیستمیک (SLE)، آنتی‌بادی‌های پلی‌کلونال برای شناسایی آنتی‌بادی‌های ضد-DNA که نشان‌دهنده وجود بیماری هستند، استفاده می‌شوند. این آنتی‌بادی‌ها در آزمایش‌های ELISA برای شناسایی و اندازه‌گیری سطح آنتی‌بادی‌های ضد-DNA در سرم بیماران به‌کار می‌روند.

ب) درمان بیماری‌ها

در بعضی از درمان‌ها، از آنتی‌بادی‌های پلی‌کلونال برای درمان بیماری‌ها استفاده می‌شود، به‌ویژه در مواردی که نیاز به تحریک سیستم ایمنی برای شناسایی و تخریب سلول‌های آسیب‌دیده یا آلوده وجود دارد.

مثال: در درمان بیماری‌های عفونی و سرطان‌ها، آنتی‌بادی‌های پلی‌کلونال می‌توانند برای خنثی‌سازی سموم یا محافظت از سلول‌ها در برابر عوامل آسیب‌زا استفاده شوند. به‌عنوان مثال، در درمان برخی از بیماری‌های عفونی، آنتی‌بادی‌های پلی‌کلونال برای شناسایی و حذف باکتری‌های خاص از بدن به‌کار می‌روند.

ج) تولید واکسن

آنتی‌بادی‌های پلی‌کلونال برای ایمن‌سازی و تولید واکسن‌ها به‌ویژه در برابر بیماری‌های عفونی و سرطان‌ها کاربرد دارند. این آنتی‌بادی‌ها می‌توانند به اپی‌توپ‌های خاصی از پاتوژن‌ها متصل شوند و بدن را برای ایجاد پاسخ ایمنی تحریک کنند.

مثال: در تولید واکسن‌های ضد ویروسی، آنتی‌بادی‌های پلی‌کلونال می‌توانند برای شناسایی اپی‌توپ‌های ویروسی و استفاده از آن‌ها در طراحی واکسن‌های جدید به‌کار روند. در برخی از واکسن‌ها، این آنتی‌بادی‌ها برای شبیه‌سازی عفونت به کار می‌روند و سیستم ایمنی بدن را برای تولید آنتی‌بادی‌های خودی تحریک می‌کنند.

روش تولید آنتی بادی پلی کلونال

۱. انتخاب آنتی‌ژن

آنتی‌ژن هدف باید خالص باشد و معمولاً یک پروتئین یا پپتید خاص است. این آنتی‌ژن می‌تواند از منابع طبیعی یا به‌صورت مصنوعی تولید شود.

۲. تزریق به حیوان:

آنتی‌ژن همراه با یک ادجوانت (مانند ادجوانت فروند) به حیوانات میزبان (مانند خرگوش، موش یا بز) تزریق می‌شود. این ترکیب ایمنی‌زایی آنتی‌ژن را افزایش می‌دهد.

۳. تزریق‌های یادآور:

تزریق‌های متناوب (هر دو تا سه هفته) برای تقویت پاسخ ایمنی انجام می‌شود.

۴. جمع‌آوری خون:

چند هفته پس از آخرین تزریق، نمونه خون حیوان جمع‌آوری شده و سرم آن جدا می‌شود.

۵. خالص‌سازی آنتی‌بادی:

سرم جمع‌آوری‌شده از روش‌هایی مانند رسوب‌دهی با سولفات آمونیوم یا کروماتوگرافی تمایلی برای خالص‌سازی آنتی‌بادی‌ها استفاده می‌شود.

آنتی‌بادی مونوکلونال

آنتی‌بادی‌های مونوکلونال توسط یک کلون خاص از سلول‌های B تولید می‌شوند و علیه یک اپی‌توپ خاص از آنتی‌ژن هدف طراحی شده‌اند.

کاربرد

آنتی‌بادی‌های مونوکلونال (mAbs) به دلیل ویژگی‌های منحصر به فردشان، مانند اختصاصیت بالا و توانایی شناسایی اپی‌توپ‌های خاص، در تحقیقات زیستی و بالینی به‌طور گسترده‌ای استفاده می‌شوند.

کاربرد آنتی‌بادی‌های مونوکلونال در تحقیقات زیستی

الف) شناسایی مولکول‌های هدف

• وسترن بلات (Western Blot)
  • mAbs به عنوان ابزار دقیق برای شناسایی پروتئین‌های خاص در نمونه‌های زیستی استفاده می‌شوند.
  • مثال: شناسایی پروتئین p53 به عنوان یک مارکر توموری.
• ایمونوفلورسانس (Immunofluorescence)
  • mAbs به فلوروکروم‌ها متصل شده و برای مطالعه مکان‌های خاص پروتئین‌ها در سلول‌ها و بافت‌ها استفاده می‌شوند.
  • مثال: شناسایی پروتئین اکتین در اسکلت سلولی.
• ایمونوهیستوشیمی (IHC)
  • mAbs برای شناسایی آنتی‌ژن‌های موجود در برش‌های بافتی استفاده می‌شوند.
  • مثال: شناسایی HER2 در سرطان پستان.

ب) مطالعه مسیرهای سیگنالینگ

• mAbs در مهار یا فعال‌سازی پروتئین‌های خاص در مسیرهای سیگنالینگ استفاده می‌شوند.
• مثال: استفاده از آنتی‌بادی‌های ضد EGFR برای مطالعه نقش این پروتئین در رشد سلولی.

ج) خالص‌سازی بیومولکول‌ها

• mAbs در کروماتوگرافی تمایلی برای خالص‌سازی پروتئین‌های خاص از مخلوط‌های پیچیده استفاده می‌شوند.
• مثال: خالص‌سازی فاکتور رشد اپیدرمی (EGF) از نمونه‌های سلولی.

۲. کاربرد آنتی‌بادی‌های مونوکلونال در بالین

الف) درمان هدفمند

mAbs نقش حیاتی در درمان بیماری‌های مختلف، به‌ویژه سرطان و بیماری‌های خودایمنی دارند.

• سرطان:
  • mAbs برای شناسایی و مهار مارکرهای خاص توموری استفاده می‌شوند.
  • مثال‌ها:
    • تراستوزوماب (Trastuzumab – Herceptin):
      • برای درمان سرطان پستان HER2 مثبت.
    • ریتوکسی‌مب (Rituximab):
      • علیه CD20 در لنفوم غیر هوچکین.
    • بواسیزوماب (Bevacizumab):
      • علیه VEGF برای مهار رگ‌زایی در سرطان کولورکتال.
    • بیماری‌های خودایمنی:
      • mAbs برای مهار پاسخ‌های ایمنی بیش از حد استفاده می‌شوند.
      • مثال‌ها:
        • آدالیمومب (Adalimumab – Humira):
          • مهار TNF-α در آرتریت روماتوئید.
        • توکیلیزومب (Tocilizumab):
          • مهار گیرنده IL-6 در آرتریت ایدیوپاتیک جوانان.

• بیماری‌های عفونی:
  • mAbs برای خنثی‌سازی پاتوژن‌ها و تقویت ایمنی استفاده می‌شوند.
  • مثال: پالوی‌زومب (Palivizumab): علیه RSV برای پیشگیری از عفونت‌های تنفسی در نوزادان.

ب) تشخیص بیماری‌ها

1. مارکرهای توموری:
   • mAbs برای شناسایی مارکرهای مرتبط با سرطان در نمونه‌های بالینی استفاده می‌شوند.
   • مثال: شناسایی PSA (آنتی‌ژن اختصاصی پروستات) در سرطان پروستات.
2. کیت‌های تشخیصی:
   • mAbs در تست‌های تشخیصی مانند الایزا برای شناسایی عوامل عفونی یا مارکرهای زیستی استفاده می‌شوند.
   • مثال: کیت تشخیصی برای شناسایی HIV.

ج) تصویربرداری پزشکی

• mAbs به رادیوایزوتوپ‌ها متصل شده و برای تصویربرداری تومورها و اندام‌های خاص استفاده می‌شوند.
• مثال: سیتوگام (Cytogam): یک آنتی‌بادی نشان‌دار شده برای تشخیص سرطان کولون.

روش تولید آنتی بادی منوکلونال

انتخاب آنتی‌ژن:

• آنتی‌ژن مورد نظر خالص‌سازی شده و برای ایمنی‌سازی حیوانات استفاده می‌شود.

ایمنی‌سازی حیوان:

• آنتی‌ژن به یک حیوان میزبان (معمولاً موش) تزریق می‌شود تا پاسخ ایمنی تولید شود.

جمع‌آوری سلول‌های B:

• طحال یا گره‌های لنفاوی حیوان ایمن‌شده پس از آخرین تزریق جدا می‌شود تا سلول‌های B تولیدکننده آنتی‌بادی به‌دست آید.

ادغام سلول‌ها (فیوژن):

• سلول‌های B با سلول‌های میلومای نامیرا ادغام می‌شوند تا هیبریدوما ایجاد شود. این فرآیند با استفاده از ماده‌ای مانند پلی‌اتیلن‌گلیکول (PEG) انجام می‌شود.

انتخاب هیبریدوما:

• سلول‌های هیبریدوما در محیط انتخابی HAT (Hypoxanthine-Aminopterin-Thymidine) کشت داده می‌شوند. تنها سلول‌های هیبریدوما توانایی رشد در این محیط را دارند.

کلونینگ:

• هیبریدوماهای تولیدکننده آنتی‌بادی اختصاصی از طریق کلونینگ انتخاب می‌شوند.

تولید آنتی‌بادی:

• هیبریدوماها در محیط کشت یا بدن حیواناتی مانند موش تولید آنتی‌بادی می‌کنند.

خالص‌سازی آنتی‌بادی:

• آنتی‌بادی‌ها از محیط کشت یا سرم حیوان با استفاده از کروماتوگرافی تمایلی خالص‌سازی می‌شوند.

همچنین بخوانید: