Сотрудники Института молекулярной и клеточной биологии СО РАН предложили простой и эффективный способ получения антител из одиночных B-лимфоцитов. Это поможет существенно сократить время и затраты на создание вакцин против большинства вирусных и бактериальных агентов, в том числе против ВИЧ. Статья об этом опубликована в журнале BioTechniques

 
Иммунная система человека способна распознавать и уничтожать различные патогены, проникающие в организм: вирусы, бактерии, грибки, паразиты, а также собственные дефектные клетки, например опухолевые. Такая специфическая реакция на чужеродный агент (антиген) осуществляется клетками иммунной системы — лимфоцитами. 
 
В-лимфоциты играют важную роль в приобретенном иммунном ответе: они синтезируют белковые молекулы (иммуноглобулины, или антитела) против конкретных чужеродных структур и выделяют их в кровь. Эти молекулы присоединяются к антигенам, благодаря чему последние опознаются как чужеродные и в дальнейшем уничтожаются. 
«Мы не можем узнать заранее, с какими заболеваниями столкнемся, но нам это и не нужно: наши B-лимфоциты способны продуцировать антитела против очень многих патогенов. Если человек однажды встретился с любым из них, в его организме остаются так называемые клетки памяти от перенесенного заболевания. Выделив из таких клеток ДНК генов иммуноглобулинов, мы можем получить антитела против любого чужеродного вещества, будь то вирус, бактерия, грибок или опухолевая клетка. В дальнейшем их можно использовать для лечения других людей», — рассказывает старший научный сотрудник лаборатории иммуногенетики ИМКБ СО РАН кандидат биологических наук Сергей Владимирович Гусельников.
По словам исследователя, более 40 лет назад для диагностики и лечения вирусных и бактериальных инфекций была изобретена технология, которая позволила выделять гены иммуноглобулинов из индивидуальных B-клеток животных — мышей, кроликов, обезьян — и на их основе производить антитела против некоторых болезней: ВИЧ, гепатита, малярии и даже лихорадки Эбола. Конечно, лечить человека просто антителами, например мыши, постоянно нельзя — против них может развиться вторичный иммунный ответ.
«Поэтому усилия медиков и биологов были направлены на получение химерных антител,— “сшитых” из мышиных и человеческих, — а также гуманизированных, в которых изначально взятые у мыши некоторые фрагменты, необходимые для борьбы с недугом, были заменены на человеческие. Последние 10—15 лет фокус внимания ученых сместился на получение полностью человеческих антител: именно они лучше всего подходят для создания терапевтических препаратов и вакцин», — комментирует старший научный сотрудник лаборатории иммуногенетики ИМКБ СО РАН кандидат биологических наук Андрей Александрович Горчаков.
Один из способов получения таких антител в условиях лаборатории — выделять из организма донора B-клетки, которые вырабатывают антитела против нужного патогена, выявлять их генетический паспорт и размножать.
«Наши коллеги из московского Института иммунологии под руководством профессора, доктора биологических наук Александра Васильевича Филатова развивают технологию, позволяющую из единичной B-клетки, выделенной из организма, получить миллионы ее копий и таким образом создать готовую клеточную культуру, производящую антитела, — говорит Сергей Гусельников. — Мы развиваем другой вариант этой технологии: выделяем единичные В-клетки, жизнеспособные и нет, и напрямую определяем последовательность ДНК в их генах иммуноглобулинов, отдельно для тяжелых, отдельно для легих цепей антитела. Казалось бы, несложно, однако на практике установить последовательности обеих цепей антител удается лишь для 30—70 % одиночных В-клеток, даже в очень солидных зарубежных молекулярно-генетических лабораториях».
Новосибирские биологи нашли способ повысить это количество до 90—100 %. Сергей Гусельников уточняет, что найти B-лимфоциты памяти с заданной специфичностью — сложная задача, потому что в организме их крайне мало. «Наш подход позволяет с высокой степенью вероятности извлекать необходимые иммунные клетки всего из 1—2 мл крови», — говорит исследователь. Для этого ученые помечают их интересующим белком-мишенью.
«Редкие В-клетки памяти могут образовывать антитела к этому агенту, и часть находится у них на поверхности. Если мы ищем антитела против условного “белка икс”, то B-клетка с этим белком крепко свяжется. Мы помечаем белок, к примеру, зеленой флуоресцентной краской. Он облепляет нужную В-клетку, и она тоже становится зеленой. Принцип примерно такой же, как у рыбалки: мы ловим рыб на очень изысканную наживку, которая по вкусу только одному их виду. Окрашенные клетки — и только их — мы затем сортируем по индивидуальным пробиркам, после чего начинается магия ПЦР», — поясняет Андрей Горчаков.
Полимеразная цепная реакция, или ПЦР — метод молекулярной биологии, который позволяет легко и многократно увеличить число интересующих фрагментов ДНК в пробе. Чтобы выяснить, какая последовательность ДНК в данной индивидуальной клетке кодирует антитело, специфически узнающее мишень, ученые должны вначале превратить РНК в так называемую комплементарную ДНК (кДНК), и только после этого провести ПЦР. ПЦР можно ставить и с ДНК напрямую, но это менее эффективно, так как в кажой пробирке находится всего одна крохотная В-клетка, а в каждой клетке — только одна молекула ДНК с перестроенными генами иммуноглобулинов, в то время как молекул матричной РНК (а значит потом и комплементарной ДНК) — на несколько порядков больше.
ПЦР с индивидуальных клеток получается далеко не каждый раз.
«Это можно сравнить с походом в казино: получил ПЦР-продукт — выиграл, нет — проиграл. Если получил ПЦР-продукт сразу и для тяжелой, и для легкой цепи — бинго! — у тебя есть вся информация для синтеза антитела. Сергей предложил не использовать весь объем комплиментарной ДНК целиком для одной реакции, как это делается традиционно, а разделить на три части — грубо говоря, сделать не две (одну для легкой и одну для тяжелой цепи), а шесть ставок в казино. Сначала для тяжелой цепи: не получилось — не получилось — получилось. Потом для легкой: не получилось — получилось — не получилось. В обоих случаях ты хоть раз, да выиграл. Этого уже достаточно для того, чтобы выйти из казино победителем», — отмечает Андрей Горчаков. 
«Благодаря этой простой процедуре в экспериментах, приведенных в качестве примера в нашей статье, мы получили полную информацию о строении антител для 21 из 24 выделенных В-клеток, то есть почти для всех», — говорит Сергей Гусельников.
Ученые рассказывают, что изначально разрабатывали методику под себя, чтобы им было удобнее работать и сводить к минимуму ценный клеточный материал. Сейчас они успешно используют ее для исследований по гранту Российского фонда фундаментальных исследований (№18-29-08051 «Дизайн и валидация искусственных невирусных иммуногенов для индукции зародышевых предшественников антител широкого спектра действия против ВИЧ», руководитель А.А. Горчаков), цель которого — найти такие компоненты будущей вакцины от ВИЧ, которые запустят формирование противовирусного ответа без побочных реакций.  
«Мы работаем с B-клетками, полученными исключительно из крови здоровых доноров, — подчеркивает Андрей Горчаков. — Да, антитела против ВИЧ, способные нейтрализовать большинство вариантов ВИЧ-1, найдены, — но у больных людей, а чтобы они появились у здорового человека, нужно сильно постараться. И мы стараемся. Чем о большем числе B-клеток, способных формировать антитела против ВИЧ-1, мы получим информацию, тем лучше».
Конечная цель ученых — дойти до клинических испытаний. 
«Нам важно посмотреть, есть ли в крови незараженного человека B-клетки, которые взаимодействуют с интересующим нас антигеном. Специально для этого мы разработали наживку, с помощью которой надеемся поймать предшественника широко нейтрализующих антител против ВИЧ-1. Если в дальнейшем мы обнаружим у здорового человека необходимое количество B-лимфоцитов, которые обладают нужными свойствами (несут именно те гены иммуноглобулинов, на которые мы рассчитываем), то у нас есть основания на следующем этапе уже переходить к испытаниям — сначала на мышах и обезьянах, а в перспективе и на людях», — акцентирует Сергей Гусельников. 
1_1_imkb.jpg 
«Наука в Сибири»
Фото: Юлии Клюшниковй, иллюстрация предоставлена исследователями
 

Источники

Метод сибирских ученых приблизит разработку вакцины против ВИЧ
Якутия 24 (yakutia24.ru), 16/10/2019
Метод сибирских ученых приблизит разработку вакцины против ВИЧ
Наука в Сибири (sbras.info), 16/10/2019
Ученые СО РАН исследуют клетки здоровых людей для борьбы с ВИЧ
Ndn.info, 16/10/2019
Сибирские ученые предложили способ получения антител для вакцины против ВИЧ
ИА Regnum, 16/10/2019
Биологи из Сибири создали метод получения антител для вакцин против ВИЧ и других патогенов
ЗдравКом (zdravkom.ru), 16/10/2019
Сибирские ученые разработали методику получения антител, позволяющую быстро создавать вакцины, в том числе против ВИЧ
АнтиВИЧ/СПИД (spid.ru), 16/10/2019
Разработка вакцины против ВИЧ стала чуть ближе
Pcnews.ru, 16/10/2019
Сибирские ученые разработали методику получения антител, позволяющую быстро создавать вакцины, в том числе против ВИЧ
Новосибирские новости (nscn.ru), 16/10/2019
Сибирские ученые создали "наживку" для доноров антител против ВИЧ
Sibnet.ru, 16/10/2019
Разработка вакцины против ВИЧ стала чуть ближе
Популярная механика (popmech.ru), 16/10/2019
Метод сибирских ученых приблизит разработку вакцины против ВИЧ
Российская академия наук (ras.ru), 16/10/2019
Новосибирские биологи приблизили создание вакцины против ВИЧ
ГТРК Новосибирск, 17/10/2019
Новосибирские ученые предложили ускоренный способ создания вакцины против ВИЧ
Тайга.инфо (tayga.info), 17/10/2019
В Сибири создают антитела против ВИЧ
Красноярский медицинский портал (krasgmu.net), 17/10/2019
Сибирские ученые создают антитела против ВИЧ
Kgs.ru, 17/10/2019
Ученые СО РАН исследуют способ получения антител для вакцины против ВИЧ
RuNews24 (runews24.ru), 17/10/2019
Сибирские ученые создают антитела против ВИЧ
Сибирское агентство новостей (sibnovosti.ru), 17/10/2019
Ученые приблизили разработку вакцины против ВИЧ
Новости 24/7 (news24-7.ru), 18/10/2019
Новосибирские ученые ускорят создание вакцины от ВИЧ
Сибкрай.ru (sibkray.ru), 18/10/2019
Ученые приблизили разработку вакцины против ВИЧ
Nanonewsnet.ru, 20/10/2019
В ИМКБ СО РАН предложили простой и эффективный способ получения антител из одиночных B-лимфоцитов
1k.com.ua, 22/10/2019
В ИМКБ СО РАН предложили простой и эффективный способ получения антител из одиночных B-лимфоцитов
Nanonewsnet.ru, 23/10/2019
Из одной клетки
Vechnayamolodost.ru, 23/10/2019
Новый способ борьбы с ВИЧ предложили новосибирские ученые
Официальный сайт г. Новосибирск (nsknews.info), 27/10/2019
Новый способ борьбы с ВИЧ предложили новосибирские ученые
Новости Новосибирска (novosibirsk-news.net), 27/10/2019
Новый способ борьбы с ВИЧ предложили новосибирские ученые
Seldon.News (news.myseldon.com), 27/10/2019

Похожие новости

  • 28/08/2017

    После Дарвина и Энгельса: формула Колесникова

    ​Научная биография Чарльза Дарвина начиналась негромко. Вернувшись в 1836 году из кругосветного плаванья, он с 1838 года работал секретарем Лондонского геологического общества. И только в 1859-м опубликовал работу «Происхождение видов путём естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь», ставшую основой теории эволюции и самого понятия «дарвинизм».
    1102
  • 12/07/2017

    Ученые ИМКБ СО РАН исследовали ядерный белок гистон

    ​Учёные из Института молекулярной и клеточной биологии СО РАН исследовали, как ядерный белок гистон H1 распределяется по геному, и выяснили, что он участвует в регуляции времени репликации некоторых участков ДНК.
    1093
  • 26/05/2016

    Как защищается организм: иммунитет и прививки

    ​Изобретут ли когда-нибудь вакцину от простуды, откуда берутся новые вирусы и почему кот не подхватит насморк, сколько на него ни чихай? На эти вопросы ответил Сергей Кулемзин, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории иммуногенетики Института молекулярной и клеточной биологии СО РАН на публичной лекции Информационного центра по атомной энергии и СО РАН, которая состоялась в рамках Городских дней науки.
    2151
  • 23/08/2018

    Здесь создают здоровье нации

    ​Сегодня о проекте "Академгородок 2.0" говорят много: каким он станет, что войдет в его структуру, как это позволит развивать науку и главное - чем будет полезен людям? И только создание Биоцентра, кажется, не вызывает вопросов - необходимость разработки суперсовременных лекарственных препаратов очевидна даже обывателям.
    836
  • 21/10/2016

    Какие стартапы зарабатывают на генетических исследованиях?

    ​Генетические тесты, которые позволяют подобрать фитнес-программу или узнать о творческих способностях ребенка, за пять лет в превратились из наукоемкого продукта в массовый сервис. Скрининги на основе таких тестов предлагают около десятка специализированных компаний, а услуги по расшифровке структуры ДНК появились в популярных сетях лабораторий.
    2329
  • 11/04/2016

    Инструкции дает геном

    ​За последние пятнадцать лет исследователям удалось секвенировать геномы тысяч вирусов и сотен животных и растений. Самое поразительное в этих открытиях — потрясающее разнообразие наследственного материала, который содержится в клетках организмов.
    1754
  • 19/12/2017

    История комикса: от гравюр до научных сюжетов

    ​В России к комиксу зачастую относятся как к западному явлению: для людей, в основном, это Бэтмен, либо Железный человек, либо еще какой-либо супергерой. Однако история вопроса подтверждает, что подобный жанр вовсе не чужд нашей стране - просто в определенные времена по-разному назывался.
    1160
  • 16/02/2016

    Исправляя гены

    ​Служба по оплодотворению и эмбриологии Великобритании (HFEA) лицензировала исследование Кэти Ниакан (Институт Фрэнсиса Крика), связанное с использованием системы редактирования генома в работе с эмбрионами человека.
    1930
  • 24/05/2017

    CAR-клетки: идеальные солдаты против рака

    ​Лечение рака зачастую включает в себя методы с опасными последствиями: химио- и лучевую терапию, пересадку костного мозга... Однако с заболеванием можно бороться посредством клеток собственного организма — в том числе, чтобы минимизировать побочные эффекты.
    4149
  • 12/09/2019

    Объединенный ученый совет СО РАН по биологическим наукам поддержал кандидатов в члены РАН

    ​11 сентября 2019 года Объединенным ученым советом СО РАН по биологическим наукам поддержаны следующие кандидатуры. На вакансию академика РАН по специальности «физико-химическая биология» (вакансия – 1): 1.
    358