Kháng thể đơn dòng (Monoclonal antibody)

Cơ chế hoạt động

Kháng thể đơn dòng hoạt động bằng cách liên kết đặc hiệu với kháng nguyên mục tiêu. Sự liên kết này, với ái lực và độ đặc hiệu cao, có thể dẫn đến một số hiệu ứng, bao gồm:

• Trung hòa kháng nguyên: Ngăn chặn kháng nguyên tương tác với các tế bào hoặc phân tử khác, vô hiệu hóa tác dụng của chúng. Ví dụ, mAb có thể trung hòa độc tố vi khuẩn hoặc virus, ngăn chặn chúng gây hại cho tế bào.
• Opson hóa: Bao phủ kháng nguyên, làm cho chúng dễ bị thực bào bởi các tế bào miễn dịch như đại thực bào và bạch cầu trung tính. Kháng thể hoạt động như một tín hiệu “ăn tôi” cho các tế bào thực bào.
• Độc tế bào phụ thuộc kháng thể (ADCC): Kích hoạt các tế bào miễn dịch như tế bào NK (Natural Killer) để tiêu diệt các tế bào mang kháng nguyên. Phần Fc của kháng thể liên kết với thụ thể Fc trên tế bào NK, kích hoạt tế bào NK giải phóng các phân tử gây chết tế bào.
• Bổ thể phụ thuộc tế bào độc (CDC): Kích hoạt hệ thống bổ thể, một nhóm protein trong máu có thể gây ra sự ly giải của các tế bào mang kháng nguyên. Kháng thể liên kết với kháng nguyên, khởi động tầng bổ thể và cuối cùng dẫn đến sự hình thành các lỗ trên màng tế bào, gây ra sự ly giải tế bào.

Sản xuất

Kháng thể đơn dòng được sản xuất bằng công nghệ lai tế bào, bao gồm các bước sau:

1. Tiêm chủng: Tiêm kháng nguyên mục tiêu vào động vật (thường là chuột) để kích thích phản ứng miễn dịch và tạo ra các tế bào B sản xuất kháng thể đặc hiệu chống lại kháng nguyên đó.
2. Tách tế bào B: Tách các tế bào B sản xuất kháng thể từ lá lách của động vật được tiêm chủng. Lá lách là cơ quan chứa nhiều tế bào B.
3. Lai tế bào: Kết hợp các tế bào B này với các tế bào myeloma (tế bào ung thư) để tạo ra các tế bào lai gọi là hybridomas. Tế bào myeloma cung cấp khả năng phân chia vô hạn, trong khi tế bào B cung cấp khả năng sản xuất kháng thể mong muốn.
4. Tuyển chọn: Chọn lọc các hybridomas sản xuất kháng thể mong muốn bằng cách sử dụng các kỹ thuật sàng lọc đặc hiệu.
5. Nhân dòng: Nuôi cấy các hybridomas được chọn lọc trong môi trường nuôi cấy thích hợp để sản xuất một lượng lớn kháng thể đơn dòng. Các hybridomas được nhân lên thành các dòng tế bào đồng nhất, sản xuất ra các kháng thể giống hệt nhau.
6. Tinh sạch: Tinh sạch kháng thể đơn dòng từ môi trường nuôi cấy bằng các phương pháp sắc ký khác nhau để loại bỏ các tạp chất và thu được sản phẩm kháng thể tinh khiết.

Ứng dụng

Kháng thể đơn dòng có nhiều ứng dụng quan trọng trong y học, nghiên cứu và công nghệ sinh học, bao gồm:

• Chẩn đoán: Phát hiện các dấu ấn sinh học của bệnh, chẳng hạn như kháng nguyên ung thư, kháng nguyên virus hoặc vi khuẩn. Ví dụ: xét nghiệm thai kỳ sử dụng mAb để phát hiện hormone hCG. Các xét nghiệm chẩn đoán dựa trên mAb thường có độ nhạy và độ đặc hiệu cao.
• Điều trị: Điều trị nhiều bệnh, bao gồm ung thư, bệnh tự miễn và bệnh truyền nhiễm. Ví dụ: Rituximab (Rituxan) là một mAb được sử dụng để điều trị ung thư hạch bạch cầu không Hodgkin. Các mAb điều trị có thể nhắm mục tiêu đặc hiệu vào các tế bào hoặc phân tử gây bệnh, giảm thiểu tác dụng phụ.
• Nghiên cứu: Nghiên cứu cấu trúc và chức năng của protein, cũng như cơ chế của các quá trình sinh học. MAb là công cụ mạnh mẽ để nghiên cứu tương tác protein-protein, xác định các dấu ấn tế bào và phát triển các liệu pháp mới.

Danh pháp

Tên của kháng thể đơn dòng thường kết thúc bằng “-mab”. Phần trước của tên cung cấp thông tin về nguồn gốc và mục tiêu của kháng thể. Ví dụ, “-xi-” biểu thị nguồn gốc chimeric, “-zu-” biểu thị nguồn gốc nhân bản, “-tu-” biểu thị nguồn gốc hoàn toàn từ người.

Ưu điểm và nhược điểm

Ưu điểm:

• Tính đặc hiệu cao: mAb có khả năng liên kết đặc hiệu với kháng nguyên mục tiêu, giảm thiểu tác dụng phụ lên các tế bào khỏe mạnh.
• Sản xuất đồng nhất và ổn định: Công nghệ lai tế bào cho phép sản xuất mAb với chất lượng đồng nhất và ổn định cao, đảm bảo tính nhất quán trong điều trị và nghiên cứu.
• Khả năng sản xuất với số lượng lớn: mAb có thể được sản xuất với số lượng lớn trong môi trường nuôi cấy tế bào, đáp ứng nhu cầu sử dụng trong y học và nghiên cứu.

Nhược điểm:

• Có thể gây ra phản ứng miễn dịch ở người (đặc biệt là mAb có nguồn gốc từ động vật): Hệ miễn dịch của người có thể nhận diện mAb có nguồn gốc từ động vật là kháng nguyên lạ, dẫn đến phản ứng miễn dịch, làm giảm hiệu quả điều trị và gây ra tác dụng phụ.
• Chi phí sản xuất cao: So với các loại thuốc truyền thống, chi phí sản xuất mAb thường cao hơn.
• Khó khăn trong việc xâm nhập vào một số mô: Kích thước tương đối lớn của mAb có thể gây khó khăn trong việc xâm nhập vào một số mô, hạn chế hiệu quả điều trị trong một số trường hợp.

Tương lai của kháng thể đơn dòng

Nghiên cứu và phát triển kháng thể đơn dòng đang tiếp tục phát triển mạnh mẽ, với trọng tâm là cải thiện hiệu quả, giảm tác dụng phụ và mở rộng ứng dụng của chúng trong điều trị các bệnh khác nhau. Các lĩnh vực nghiên cứu đầy hứa hẹn bao gồm:

• Kháng thể bispecific: Nhắm mục tiêu vào hai kháng nguyên khác nhau đồng thời, ví dụ, một kháng nguyên trên tế bào ung thư và một kháng nguyên trên tế bào miễn dịch, giúp tăng cường khả năng tiêu diệt tế bào ung thư.
• Kháng thể liên hợp thuốc (ADC): Kết hợp kháng thể đơn dòng với một chất gây độc tế bào, mang chất độc đến trực tiếp tế bào ung thư, tăng cường hiệu quả điều trị và giảm tác dụng phụ lên các tế bào khỏe mạnh.
• Kháng thể được thiết kế để cải thiện khả năng xâm nhập vào mô: Nghiên cứu các kỹ thuật mới để thiết kế mAb có khả năng xâm nhập tốt hơn vào các mô khó tiếp cận, mở rộng ứng dụng điều trị.

Các loại kháng thể đơn dòng

Dựa trên nguồn gốc và cấu trúc, kháng thể đơn dòng được chia thành nhiều loại khác nhau:

• Kháng thể chuột (murine): Được tạo ra hoàn toàn từ chuột, thường có hậu tố “-omab”. Ví dụ: Muromonab-CD3 (OKT3). Kháng thể chuột có thể gây ra phản ứng miễn dịch ở người (HAMA – Human Anti-Mouse Antibody response), làm giảm hiệu quả điều trị và gây ra tác dụng phụ.
• Kháng thể chimeric: Kết hợp vùng biến đổi của kháng thể chuột với vùng hằng định của kháng thể người, thường có hậu tố “-ximab”. Ví dụ: Rituximab. Giảm phản ứng miễn dịch ở người so với kháng thể chuột.
• Kháng thể nhân bản hóa: Chỉ chứa các vùng bổ sung quyết định tương tác kháng nguyên (CDRs) của chuột, còn lại là kháng thể người, thường có hậu tố “-zumab”. Ví dụ: Trastuzumab. Giảm hơn nữa phản ứng miễn dịch ở người.
• Kháng thể người: Được tạo ra hoàn toàn từ người, thường có hậu tố “-umab”. Ví dụ: Adalimumab. Ít gây phản ứng miễn dịch nhất.
• Kháng thể lạc đà (camelid): Một số loài lạc đà tạo ra kháng thể chỉ có chuỗi nặng, nhỏ hơn và có thể xâm nhập vào các mô tốt hơn.

Kỹ thuật tạo kháng thể đơn dòng mới

Bên cạnh kỹ thuật lai tế bào cổ điển, các kỹ thuật mới đã được phát triển để tạo ra kháng thể đơn dòng, bao gồm:

• Trưng bày phage: Sử dụng phage (virus lây nhiễm vi khuẩn) để trưng bày các đoạn kháng thể trên bề mặt của chúng. Cho phép sàng lọc nhanh chóng một thư viện lớn các kháng thể để tìm ra những kháng thể có ái lực cao với kháng nguyên mục tiêu.
• Trưng bày tế bào B: Tương tự như trưng bày phage, nhưng sử dụng tế bào B để trưng bày kháng thể trên bề mặt của chúng.
• Kỹ thuật chuyển gen: Tạo ra các dòng tế bào động vật chuyển gen có khả năng sản xuất kháng thể người.

Kháng thể liên hợp thuốc (Antibody-Drug Conjugates – ADCs)

ADCs là một loại thuốc sinh học mới kết hợp kháng thể đơn dòng với một chất gây độc tế bào. Kháng thể hoạt động như một “tên lửa dẫn đường”, mang chất gây độc đến tế bào ung thư cụ thể, giúp tăng cường hiệu quả điều trị và giảm tác dụng phụ lên các tế bào khỏe mạnh. ADCs được coi là một bước tiến quan trọng trong điều trị ung thư đích.

• Janeway’s Immunobiology, 9th Edition. Kenneth Murphy and Casey Weaver. Garland Science.
• Kuby Immunology, 8th Edition. Owen, Punt, Stanford, and Stranford. W. H. Freeman.
• Brekke, O. H., and Sandlie, I. (2003). Therapeutic antibodies for human diseases at the dawn of the twenty-first century. Nat. Rev. Drug Discov. 2, 52–62.
• Reichert, J. M. (2017). Antibodies to the rescue. Nature 541, 300–302.

Câu hỏi và Giải đáp

Sự khác biệt chính giữa kháng thể đơn dòng và kháng thể đa dòng là gì?

Trả lời: Kháng thể đơn dòng được tạo ra từ một dòng tế bào vô tính duy nhất và nhận ra một epitope duy nhất trên kháng nguyên. Ngược lại, kháng thể đa dòng là hỗn hợp của nhiều kháng thể khác nhau được tạo ra bởi nhiều dòng tế bào B khác nhau, nhận ra nhiều epitope khác nhau trên cùng một kháng nguyên. Tính đặc hiệu cao của kháng thể đơn dòng làm cho chúng trở nên hữu ích trong nhiều ứng dụng, trong khi kháng thể đa dòng thường được sử dụng khi cần một phản ứng miễn dịch rộng hơn.

Kỹ thuật trưng bày phage đóng vai trò như thế nào trong việc phát triển kháng thể đơn dòng?

Trả lời: Kỹ thuật trưng bày phage là một phương pháp mạnh mẽ để tạo ra và sàng lọc một thư viện lớn các kháng thể. Các đoạn kháng thể được hiển thị trên bề mặt của phage, và các phage mang kháng thể liên kết với kháng nguyên mục tiêu được chọn lọc và nhân dòng. Quá trình này cho phép các nhà nghiên cứu nhanh chóng xác định các kháng thể có ái lực và đặc hiệu cao với kháng nguyên mong muốn.

Tác dụng phụ tiềm ẩn của việc sử dụng kháng thể đơn dòng trong điều trị là gì?

Trả lời: Mặc dù kháng thể đơn dòng nói chung là an toàn, chúng có thể gây ra một số tác dụng phụ. Phản ứng truyền dịch, bao gồm sốt, ớn lạnh, buồn nôn và khó thở, có thể xảy ra. Phản ứng quá mẫn hoặc dị ứng, bao gồm phản vệ, cũng có thể xảy ra, mặc dù hiếm gặp. Một số kháng thể đơn dòng có thể gây ra các tác dụng phụ đặc trưng cho cơ quan, chẳng hạn như độc tính tim hoặc phổi. Phản ứng miễn dịch đối với kháng thể, đặc biệt là kháng thể chuột, cũng có thể xảy ra, dẫn đến sự hình thành kháng thể kháng thuốc và giảm hiệu quả điều trị.

Ưu điểm của việc sử dụng kháng thể người so với kháng thể chuột trong điều trị là gì?

Trả lời: Kháng thể người ít có khả năng gây ra phản ứng miễn dịch ở người so với kháng thể chuột. Điều này là do hệ thống miễn dịch của con người nhận ra kháng thể người là “bản thân”, trong khi kháng thể chuột được coi là “ngoại lai” và có thể kích hoạt phản ứng miễn dịch. Do đó, kháng thể người thường được ưa thích hơn trong điều trị vì chúng có thể được sử dụng với liều cao hơn và trong thời gian dài hơn mà ít gây ra tác dụng phụ liên quan đến miễn dịch.

Kháng thể liên hợp thuốc (ADC) hoạt động như thế nào trong điều trị ung thư?

Trả lời: ADC kết hợp kháng thể đơn dòng với một chất gây độc tế bào. Kháng thể nhắm mục tiêu vào một kháng nguyên đặc hiệu được biểu hiện trên bề mặt tế bào ung thư. Sau khi liên kết, ADC được nội bào hóa, và chất gây độc tế bào được giải phóng bên trong tế bào ung thư, dẫn đến chết tế bào. Phương pháp này cho phép phân phối thuốc nhắm mục tiêu, tăng cường hiệu quả điều trị và giảm thiểu tác dụng phụ lên các tế bào khỏe mạnh.