Господин Свещаров
Биологичен калейдоскоп (24)

Хибридомите — новата голяма надежда на медицината. Биологично „оръжие“, което изработва антитела. Моноклоналните антитела атакуват раковите клетки

За хибридомите се заговори по-усилено след IV световен конгрес по имунология, който се състоя през 1980 година в Мадрид. На него бе направено съобщение за получена чиста хибридна клетъчна линия, която произвеждала бързо, и то в големи количества човешки антитела. Тази новина предизвика извънредно голям интерес сред биолози и медици най-вече заради откриващия се път за производство на антитела по желание. Защото е известно, че биолозите отдавна създадоха клетъчни хибриди чрез сливане на единични клетки от различни животински видове. Разрушаването на клетъчните мембрани, което е необходима предпоставка за хибридизирането на клетките, се осъществява най-често с помощта на омаломощени с химикали или ултравиолетови лъчи вируси.

С течение на времето бяха получени клетъчни хибриди не само от различни животински видове, но дори и от различни класове гръбначни животни. Успешно бяха слети човешки туморни клетки с клетки от мишка, заек и кокошка, което даде повод за шеговити изявления относно възможността за появата на митичната химера. Вярвам да си спомняте, че древните гърци са вярвали в съществуването на огнедишащо чудовище с глава и шия на лъв, тяло на коза и опашка на гущер. Името на това митично същество — химера, днес е нарицателно за неосъществими, фантастични проекти.

Всъщност новата тенденция в имунобиохимията бе загатната още през 1975 година, когато в меродавното научно списание „Нейчър“ се появи краткото съобщение на аржентинеца Цезар Милщейн. С него той докладваше, че съвместно с швейцареца Георг Кьолер са разработили метод за получаване на чисти препарати от специфични антитела, имащи задача да се противопоставят на строго определени антигени. Тази работа беше извършена изцяло в Лабораторията по молекулярна биология в Кембридж и в най-общи линии се състои в следното: двамата изследователи слели клетки от далак на мишка с клетки от миши плазмоцитом (вид рак, който се среща често при мишките). За тяхна най-голяма изненада и радост оказало се, че създадените от тях хибридни клетки (или по-точно в някои потомства на тези хибридоми) произвеждали специфични антитела, който реагирали успешно срещу определени антигени. Новосъздадените хибридоми наследили от клетките на далака способността да произвеждат моноклонални, т.е. чисти антитела, а от раковата клетка наследили възможността да се делят непрекъснато в изкуствена среда. Припомняме на нашите читатели, че нормалните клетки след 50 деления извън организма умират.

Произвежданите от хибридоми антитела имат няколко големи предимства. На първо място стои чистотата на антителата. На второ — голямото количество, и то евтин моноклонален продукт. И на трето, може би най-важно място — доказателството, че е открита принципна възможност за производство на всякакъв вид антитела. Медиците и до ден днешен мечтаят за създаването на метод, чрез който да се получават стабилни количества антитела от желан вид. Защото посредством него те биха били в състояние да започнат ефикасна атака дори срещу една толкова многолика и упорита болест, каквато е злокачественото израждане на клетките.

Четейки тези редове, някои хора с право биха запитали защо изследователите толкова много се зарадвали на констатацията, че създадените от тях хибридоми произвеждали реагиращи срещу определени антигени специфични антитела. За да изясним основанията им за радост, трябва да отделим малко място и припомним как в най-общи линии действуват съпротивителните сили на организма срещу навлезлите в него чужди белтъчни тела или токсини (антигени). Срещу болестотворните вируси, бактерии или други тела лимфоцитите — главните стражи в имунната система, незабавно започват да отделят строго специфични антитела. Това са имуноглобулини — белтъчни молекули, които вземат най-активно участие при обезвреждането на антигените. По повърхността си чуждите тела имат голям брой участъци (детерминанти), които специфично се разпознават от антителата. Поради големия брой активни участъци в антигените организмът е принуден да произвежда наведнъж множество най-различни антитела, всяко едно от които действува специфично срещу определен антиген. По такъв начин във всеки животински организъм могат да се образуват милиони различни антитела.

При това положение имунолозите доскоро бяха твърде затруднени да определят кои антитела се отделят при навлизането на даден антиген. Просто не съществуваше методика, която да определи точно и ясно кои антитела с кои детерминанти се сражават. Главната трудност за създаването на такава методика идваше от това, че лимфоцитите отделят извънредно малко количество антитела. Съществуващата днес техника не позволява на имунолозите да разделят нищожното количество сложна смес от имуноглобулини на компонентите й, да пречистят и идентифицират всеки един от тях. Ето защо техниката, която използваха Милщейн и Кьолер за получаване на голямо количество специфични антитела с помощта на хибридоми, съвършено правилно беше наречена революционна. Не случайно няколко изтъкнати имунолози сравниха тяхното постижение с дешифрирането на генетичния код от молекулярните биолози, т.е. уточняването кое триплетно съчетание от нуклеотиди коя аминокиселина кодира в гена.

По-нетърпеливите читатели вероятно вече бързат да зададат въпроса: как може да се постигне по-голям успех в борбата с рака?

Както вече казахме, новата хибридомна техника позволява да се получават разнопознаващи туморите антитела. За да се постави точна диагноза, те се бележат с радиоактивни изотопи. Радиоактивните антитела се инжектират в кръвта на пациента и чрез нея се движат в цялото му тяло. Там те безпогрешно разпознават раковите клетки по специфичните им повърхностни молекули и се залавят за тях. Радиоактивните антитела се натрупват в раковите огнища и сигнализират на лекарите за наличие на опасно заболяване. След това раковото огнище и метастазите ще могат да се атакуват от антитела, които ще бъдат свързани с разрушаващи само злокачествено изродените клетки лекарства.

В редица по-късни опити отново Кьолер и Милщейн сляха миши лимфоцити с човешки туморни клетки, но както обикновено се случва в науката, препятствията по пътя към промишленото и клиничното реализиране на хибридомния продукт започнаха да се появяват неумолимо едно след друго. Преди всичко отново се потвърди констатацията, че хибридомът „мишка–човек“ е нестабилен. Освен това новата техника не можеше да предложи на практиката съвършено чисти линии от антитела, тъй като антигенът, използван от изследователите, също е бил „мръсен“ — всъщност той представлявал съвкупност от антигени, поради което и хибридомите произвеждали цял набор от антитела, а не отделни чисти имуноглобулини. (Тук трябва дебело да подчертаем обаче, че като цяло продуктът на хибридомите е бил строго специфичен спрямо комплексния антиген!)

Разбира се, появилите се на пътя на изследователите препятствия не бяха непреодолими и кембриджката група успя сравнително бързо да преодолее някои от тях. Новото в тяхната работа бе това, че след клонирането на хибридомите можеше да се получат значителен брой еднакви клетки, които произвеждат едни и същи антитела. Оттук нататък по пътя на селекцията беше по-лесно да се изолира желаният имуноглобулин от останалите в сместа. Така се роди техниката, посредством която в продължение на няколко седмици позволяваше да се получи чист клон от антитялото.

Но имаше едно друго, още по-голямо препятствие, към клиниката — невъзможността за вкарване на миши антитела в човешкия организъм! Те са моноклонални, строго специфични и вършат отлична работа, но в мишия организъм. Човешкият просто би ги отхвърлил като чужди. Забрана бе поставена и към получените от шведски учени антитела, които си послужиха с човешки лимфоцити, инфектирани с вируса на Ъпстейн-Бар, тъй като този вирус може да предизвика туморно израждане на нормалните клетки. При това положение всякакви опити с хора-доброволци бяха свързани с огромни рискове и затова бяха изоставени.

Тук искаме отново да припомним, че откриването на подходящи за създаването на новите антитела лимфоцити съвсем не е лека работа, защото те са над 10 милиона вида. Не бива да се забравя също така и обстоятелството, че раковите клетки имат по повърхността си редица специфични молекули, част от които (за най-голямо съжаление за специалистите) са еднакви с тези от здравите клетки. Поради това можете да си представите какъв голям труд и огромно търпение са нужни на експериментаторите, докато открият точно онези лимфоцити, антителата на които различават абсолютно безпогрешно туморните клетки.

За разлика от предшествениците си изследователите Каплан и Олсон успяха да получат през 1980 година хибридоми само от човешки клетки. Първият създаден от тях човешки хибридом е комбиниран от ракова клетка, взета от миелом (тумор на костния мозък), и клетка от далака на болен от лимфогрануломатоза (т.нар. болест на Ходжкин) човек. След успешното им сливане хибридомите веднага започнали да произвеждат имуноглобулин Г — едно антитяло, специфично за клетките на болни от лимфогрануломатоза хора. По такъв начин бе доказано, че производството на човешки антитела от човешки хибридоми е напълно възможно. Но както самият д-р Каплан е уточнил на конгреса на имунолозите, „производството е възможно, но още несигурно“. Той обаче бил убеден, че с течение на времето ще стане възможно производството и на други антитела.

Едно оригинално решение, в унисон с изискването да не се вкарват в човешкия организъм клетки, макар и с частичен раков произход, беше предложеният от д-р Карол Сайкора метод, при който хибридомите се поставят в миниатюрна камера, снабдена с филтри. Това устройство било имплантирано подкожно на болен човек. Топлината на тялото поддържа живота на хибридомите, те произвеждат непрекъснато моноклонални противотуморни антитела, които попадат в кръвния ток и се разнасят по целия организъм. „Ясно е — казва д-р Сайкора, — че по този начин хибридомите остават изолирани от тялото на болния, а антителата ще се фиксират главно върху раковите клетки, които са и тяхна мишена. С помощта на радиоактивни изотопи ние можем да наблюдаваме процеса на тяхното прикрепване към тумора, но ни е трудно да кажем доколко този метод ще бъде ефективен. Ще трябва да минат още няколко месеца, преди да направим изводи от тези изследвания.“

Друга интересна работа в областта на приложението на моноклоналните антитела беше тази на изследователите Л. Лезерман, Ж. Барбе и П. Маши от Имунологическия център в Марсел-Люмини (Франция). Те успели да закрепят моноклонални антитела върху повърхността на липозоми. Липозомите са клетъчни органели с извънредно малки размери, имат форма на мехурче, обвито от двоен липиден слой. Липозоми могат да бъдат създадени в лабораторни условия от пречистени синтетични липиди (например от холестерин). Те са способни да преминават през клетъчните мембрани и да съдържат в себе си няколкостотин или дори хиляди молекули на разтворими във вода вещества. Въведени венозно в организма, те попадат в черния дроб, където тяхното съдържимо се задържа. Липозоми вече бяха използвани от лекарите за лечение на лайшманиозата — едно заболяване, което се предизвиква от паразити в черния дроб. Липозомите пренесли в черния дроб на болните производни на антимона, които са отлично средство за унищожаване на лайшманиите.

Работите на изследователите от френския център позволяват липозомите да се програмират така, че да се фиксират върху тях специфични за отделни клетъчни антигени моноклонални антитела. Предварителните резултати показали, че веществата, пренасяни от липозомите, могат да бъдат също така специфично насочени към избирателна атака на клетки, носещи съответен антиген. Освен това в липозомите може да бъде фиксиран предизвикващ сливане на клетките белтък, който се прикрепя към клетката-мишена. Тези изследвания се провеждат понастоящем в клетъчни култури, но няма никакви препятствия те да бъдат пренесени върху опитни животни, а по-късно и в клиниката.

Само преди няколко месеца в научните среди стана известен един твърде интересен вариант за борба със злокачествените тумори — към молекулата на антитялото се „закача“ силно отровно вещество, например рицин. Задачата на това антитяло не е вече да се бори с раковата клетка, а да достави успешно отровата само до поразената от тумор тъкан, без да засегне здравите клетки. В интерес на истината трябва веднага да кажем, че тази техника беше позната доста отдавна, но не даваше очаквания резултат, тъй като обикновеното антитяло, към което се „пришиваше“ рициновата молекула, не притежаваше специфичната избирателност на моноклоналните антитела и не можеше да се насочи към желаното място.

Какво друго приложение могат да намерят хибридомите в медицинската практика?

Наскоро беше съобщено, че специалисти от университетската клиника в Мюнстер са успели с помощта на моноклонални антитела да установят точно кои кожни новообразувания са само доброкачествени уплътнения и кои — злокачествен меланом.

Има и други възможности, които още на пръв поглед са огромни. Всички инфекциозни заболявания, причинявани от вируси, бактерии, рикетсии и др., могат да бъдат атакувани от лекаря, стига той да разполага с богат набор от антитела, произвеждани от човешкия организъм срещу определен болестотворен агент, или пък да има възможността да ги получи бързо в лабораторията при необходимост. Една подобна бърза намеса от страна на лекуващия лекар може да има и превантивен характер.

Преди няколко месеца беше съобщено, че специалисти от една лаборатория във Филаделфия са произвели антитела срещу вируса на рубеолата. Когато бъдат инжектирани на болния, те подпомагат организма (имунната система) по-бързо да се справи с болестта. Интересно е, че методът на американските учени дава възможност за приложение и при някои невирусни заболявания. На първо място са правени успешни опити за лекуване с антитела на маларията — едно заболяване, което отнема живота на около 1 милион души всяка година. Тук главната заслуга се пада на англичанина Ф. Кокс, който пръв успя да идентифицира антигени, специфични за Плазмодиум бергеи — едноклетъчния паразит, който предизвиква малария у гризачите. Това наистина беше много голяма крачка напред, тъй като различните възбудители на маларията имат извънредно сложна антигенна система, която силно затруднява употребата на ваксини. Получените от специално създадените от Кокс хибридоми антитела безпогрешно разпознавали причинителя на маларията. Инжектираните с тях опитни животни (маймуни и мишки) били напълно резистентни срещу маларичния плазмодий.

Чрез хибридомите може да се стигне до създаването на ваксини от съвършено нов вид. Имунофармакологията създаде вече много интересен метод за използване на антителата — както вече казахме, те се „закачват“ за определени медикаменти и по този начин насочването им към определената цел става още по-точно. В Университетския център на щата Масачузетс специфичността на антителата се използва вече за изясняване на пораженията, нанесени на сърдечния мускул при инфаркт на миокарда. Правят се също така и опити за дозиране на медикаментите посредством прикачените към тях антитела, за да се избегне прекомерното натрупване на дадено лекарство в организма на пациента. Според някои експерти хибридомната техника ще има огромно значение при диагностицирането и лечението на такива болести като грипа, алергиите и ще спомогне за създаване на точни тестове за поносимост, които се правят на болните преди присаждане на тъкани или органи.

От всичко казано дотук искаме (за кой ли вече път!) отново да предупредим да не се остава с погрешното впечатление, че до откриването на някаква панацея чрез хибридомите, която да лекува всички болести, включително и рака, има само една крачка. Бързам веднага да подчертая, че лечението на хора с подобни методи е още далечна работа. На първо време на биолозите и медиците предстоят още много безсънни нощи и упорит труд, докато идентифицират антителата, които могат да се справят успешно с една или друга форма на рака например. Нещо повече — при лечението на определена форма на рак ще са необходими вероятно няколко вида антитела, тъй че трябва да се състави специален „коктейл“ от тях, който да се приложи върху болните след прецизно дозиране.

Българските учени също провеждат изследвания с хибридоми. В Института по морфология към БАН под ръководството на проф. Иван Горанов работи малък колектив, който вече усвои редица „тайни“ на хибридомната техника и се старае да даде български принос в новото и извънредно перспективно направление на клетъчното инженерство. Получена е вече клетъчна хибридомна линия, която произвежда моноклонални антитела срещу хаптена динитрофенол. Това съединение най-често се използва при опитните проучвания върху механизмите на забавения тип кожна свръхчувствителност (алергия). С тази линия клетки са предприети опитни изследвания върху специфичната десенсибилизация на кожната алергия. Продуктът на този хибридом може да бъде предложен на фармацевтичната промишленост за производство на моноклонални антитела срещу динитрофенола.

Новият път, по който тръгнаха биолози и медици, засега изглежда съвсем правилен, дано само не се окаже твърде дълъг.