В иммунологии антисыворотка — это сыворотка крови , содержащая антитела ( моноклональные или поликлональные ), которая используется для распространения пассивного иммунитета ко многим заболеваниям через донорство крови ( плазмаферез ). Например, реконвалесцентная сыворотка , пассивное переливание антител от ранее выжившего человека, раньше была единственным известным эффективным методом лечения инфекции Эбола с высоким уровнем успеха — 7 из 8 выживших пациентов. [1]
Антисыворотки широко используются в диагностических вирусологических лабораториях. Наиболее распространенное использование антисыворотки у людей — в качестве антитоксина или противоядия для лечения отравления . [ необходима цитата ]
Сывороточная терапия , также известная как серотерапия , описывает лечение инфекционных заболеваний с использованием сыворотки животных, иммунизированных против конкретных организмов или их продуктов, с которыми предположительно связано заболевание. [ необходима ссылка ]
В 1890 году Эмиль Беринг и Китасато Сибасабуро опубликовали свою первую статью о сывороточной терапии.
Беринг был пионером этой техники, используя морских свинок для производства сыворотки. [2] Основываясь на своих наблюдениях, что люди, пережившие заражение дифтерийной бактерией, никогда не заражались снова, он обнаружил, что организм постоянно вырабатывает антитоксин , который предотвращает повторное заражение людей, переживших инфекцию, тем же возбудителем.
Берингу было необходимо иммунизировать более крупных животных, чтобы произвести достаточно сыворотки для защиты людей, поскольку количество антисыворотки, вырабатываемой морскими свинками, было слишком малым, чтобы быть практичным. Лошади оказались лучшими производителями сыворотки, поскольку сыворотка других крупных животных недостаточно концентрирована, и считалось, что лошади не являются переносчиками каких-либо болезней, которые могли бы передаваться людям .
Из-за Первой мировой войны для военных целей требовалось большое количество лошадей. Берингу было трудно найти достаточно немецких лошадей для своего завода по производству сыворотки. Он решил закупить лошадей из стран Восточной Европы , в основном из Венгрии и Польши. Из-за ограниченных финансовых ресурсов Беринга большинство выбранных им лошадей предназначались для убоя; однако полезность животного для других не имела никакого влияния на производство сыворотки. Лошади для производства сыворотки были спокойными, воспитанными и в хорошем здравии. Возраст, порода, рост и масть не имели значения. [3]
Лошадей перевозили из Польши или Венгрии на объекты Behring в Марбурге, в западно-центральной части Германии. Большинство лошадей перевозили по железной дороге и обращались с ними как с любым другим грузовым грузом. Во время бесконечного пересечения границы лошади были оставлены на милость погоды. [4] После прибытия лошадей в Марбург у них было три-четыре недели на восстановление в карантинном учреждении, где регистрировались данные о них. Они должны были быть в идеальном медицинском состоянии для иммунизации, и карантинное учреждение гарантировало, что у них нет микробов, которые могли бы заразить других лошадей. На объектах Behring лошадей считали спасателями жизней; поэтому с ними хорошо обращались. Несколько отдельных лошадей, используемых для производства сыворотки, были названы и отмечены за их службу медицине, как человеческой, так и нечеловеческой .
В конце XIX века каждый второй ребенок в Германии был инфицирован дифтерией — самой частой причиной смерти детей до 15 лет. В 1891 году Эмиль Беринг спас жизнь молодой девушке, больной дифтерией, впервые в истории введя ей антисыворотку. Сывороточные лошади оказались спасителями людей, больных дифтерией. Впоследствии были разработаны методы лечения столбняка , бешенства и змеиного яда , началась профилактическая вакцинация против дифтерии и других микробных заболеваний.
В 1901 году Беринг получил первую Нобелевскую премию по медицине за свою работу по изучению дифтерии .
Сывороточная терапия стала все более распространенной при инфекционных заболеваниях и даже использовалась для лечения пациентов во время пандемии гриппа в 1918 году . Затем ее применение быстро расширилось, и теперь ее стали применять и при таких заболеваниях, как полиомиелит , корь , пневмококк , гемофильная инфекция B и менингококк . В 1920-х годах Майкл Гейдельбергер и Освальд Эвери доказали, что антитела — это белки, нацеленные на капсулу вируса или бактерии .
Открытие антибиотиков в 1940-х годах снизило интерес к лечению бактериальных инфекций антисывороткой, но ее использование при вирусных инфекциях продолжилось с разработкой этанольного фракционирования плазмы крови (что позволило получить очищенные антитела), открытого Эдвином Коном . Антисыворотки были разработаны для профилактики и/или лечения дифтерии , столбняка , гепатита B , бешенства , вируса ветряной оспы , цитомегаловируса и ботулизма . Однако они не получили широкого распространения.
В 1984 году Мильштейн и Кёлер получили Нобелевскую премию за свою статью, в которой описывался их метод создания мышиных моноклональных антител путем иммортализации В-клеток в качестве гибридом . Еще один прорыв произошел в 2003 году. Новая технология позволила амплифицировать гены тяжелой и легкой цепи иммуноглобулина из человеческих В-клеток и клонировать их в векторы экспрессии . В 2008 году этот метод был усовершенствован с большей способностью сортировать клетки и клонировать, что привело к открытию большего количества человеческих моноклональных антител.
В 1996 году FDA одобрило использование RSV-IGIV (Respigam), препарата на основе поликлональных антител для ингибирования респираторно-синцитиального вируса (RSV) у новорожденных с высоким риском. Это считалось прорывом, поскольку клиническое испытание показало снижение госпитализаций младенцев на 41% и продолжительности пребывания в больнице на 53%. Через два года спрос на продукт начал превышать предложение плазмы, и вместо него был одобрен Synagis , первое гуманизированное моноклональное антитело. Моноклональные антитела стали выгодными из-за их меньшей изменчивости качества, сниженного риска заболеваний, передающихся через кровь, и повышенной эффективности. Это позволило значительно расширить применение антисыворотки и открыло двери для лечения аутоиммунных заболеваний.
За последние 30 лет произошли изменения в лечении хронических и аутоиммунных заболеваний (например, рака , язвенного колита ), было одобрено 30 препаратов — 28 из которых для хронических состояний — с моноклональными антителами. В настоящее время исследуются моноклональные антитела для лечения вирусных заболеваний без вакцин, таких как ВИЧ , SARS и MERS . [5]
Моноклональные антитела используются для лечения как острых , так и хронических состояний. Острые состояния могут включать, но не ограничиваются вирусом Эбола, отравлением (например, укусами змей) и инфекцией сибирской язвы . Хронические состояния могут включать, но не ограничиваются, ревматоидным артритом , язвенным колитом и волчанкой . [6]
Существует четыре основных типа моноклональных антител: мышиные, химерные, гуманизированные и человеческие.
Моноклональные антитела мышей обозначаются суффиксом «-омаб». Они происходят от мышей и могут вызывать аллергические реакции у людей. [7] Примером моноклонального антитела мышей является блинатумомаб , который используется для лечения острого лимфобластного лейкоза . [6]
Химерные моноклональные антитела идентифицируются с помощью суффикса «-ксимаб». Они происходят частично от мышиного животного и частично от человека. [7] Примером химерного моноклонального антитела является инфликсимаб , который используется для лечения болезни Крона . [6]
Гуманизированные моноклональные антитела идентифицируются с помощью суффикса «-зумаб». Они в основном происходят от человека, но отличаются компонентом, который прикрепляется к своей цели. [7] Примером гуманизированного моноклонального антитела является кризанлизумаб , который лечит серповидноклеточную анемию . [6]
Человеческие моноклональные антитела идентифицируются с помощью суффикса «-умаб». Они происходят от человека. [7] Примером человеческого моноклонального антитела является устекинумаб , который лечит псориаз . [6]
На ранних стадиях пандемии COVID-19 надежные варианты лечения еще не были найдены или одобрены. В ответ на это плазма крови выздоравливающих рассматривалась как возможность и использовалась в качестве варианта лечения, по крайней мере, в тяжелых случаях. [8] [9] [10] В мае 2021 года Индия была одной из первых крупных стран, исключивших плазму из своих национальных рекомендаций по COVID-19. Это произошло после публичной критики неэффективности плазмы, критики систем здравоохранения и убеждений ведущих индийских ученых, включая Шахида Джамиля, Сумьядипа Бхаумика , Гагандипа Канга, Сумитру Патхаре и других. [11] [12] [13] [14] Всемирная организация здравоохранения рекомендовала не использовать плазму при COVID-19 в декабре 2021 года. [15]
Моноклональные антитела ( казиривимаб/имдевимаб ) были разработаны для лечения COVID-19. [16]
7 июня 2021 года FDA одобрило адуканумаб [17] , первый препарат против болезни Альцгеймера , выведенный на рынок почти через 20 лет после одобрения мемантина в 2003 году. [18]
Антитела в антисыворотке связывают инфекционный агент или антиген . [19] Затем иммунная система распознает чужеродные агенты, связанные с антителами, и запускает более сильный иммунный ответ . Использование антисыворотки особенно эффективно против патогенов, которые способны уклоняться от иммунной системы в их нестимулированном состоянии, но недостаточно сильны, чтобы уклоняться от стимулированной иммунной системы. Существование антител к агенту зависит от первоначального выжившего, чья иммунная система случайно обнаружила контрагента к патогену или вида хозяина, который несет патоген, но не испытывает его воздействия. [20] Затем дополнительные запасы антисыворотки могут быть получены от первоначального донора или из организма донора, который был инокулирован патогеном и вылечен некоторым запасом уже существующей антисыворотки. Разбавленный змеиный яд часто используется в качестве антисыворотки для обеспечения пассивного иммунитета к самому змеиному яду. [21] [22]
Лошади, инфицированные патогеном, были вакцинированы трижды в увеличивающихся дозах. Время между каждой вакцинацией варьировалось в зависимости от каждой лошади и ее состояния здоровья. Обычно лошадям требовалось несколько недель, чтобы выработать сыворотку в крови после последней вакцинации. Несмотря на то, что они пытались усилить иммунную систему лошадей во время этой иммунизации с кропотливой заботой, большинство лошадей испытывали потерю аппетита, лихорадку , а в худших случаях шок и одышку . [ необходима цитата ]
Наибольший риск иммунизации лошадей связан с производством антисыворотки к змеиному яду.
Лошадь была иммунизирована всеми видами змеиного яда одновременно, поскольку не всегда было возможно узнать, какой именно вид змеи укусил человека. Поэтому сыворотка должна была иммунизировать субъекта против яда каждого вида змеи.
Чтобы найти момент, когда вырабатывается больше всего антитоксинов в клетках крови лошадей, у лошадей часто брали образцы крови. В момент, когда вырабатывалось наибольшее количество антител, через канюлю брали пять литров крови, десятую часть объема крови лошади.
Кровь собирали в стеклянный цилиндр и доставляли в лабораторию в Беринге. Над образованием руло , содержащим эритроциты, была видна сыворотка. Цвет сыворотки варьировался от молочного до коричневого.
Концентрация и стерильность сыворотки были тщательно проверены, и сыворотка была профильтрована много раз. Содержание белка было уменьшено, чтобы использовать сыворотку для людей.
После забора крови лошади могли отдохнуть в течение трех-четырех недель и получали дополнительную пищу для восстановления потери крови. В этот период лошади были особенно слабы и подвержены болезням и инфекциям.
В течение нескольких лет, с опытом и наблюдением за лошадьми, формирование столбиков образца крови было помещено обратно в тело животного. Эта процедура называется плазмаферез .