DeepHistory

Формулировка нобелевского комитета: «за теории, касающиеся специфичности в развитии и регуляции иммунной системы и открытие принципа производства моноклональных антител».

Нильс К. Ерне

Иммунная система должна распознавать огромное количество чужеродных антигенов и специфически реагировать с каждым. Вопрос о причинах разнообразия в иммунной системе оставался долгое время открытым. Как лимфоциты развивают свои жизненно важные свойства и как они создают высокочувствительную систему распознавания антигенов? Все это озадачивало многие поколения исследователей.

В 1955 году Ерне предложил теорию естественного отбора в антителообразовании. Согласно этой теории каждый индивид имеет огромное количество естественных антител со специфичностями для всех антигенов, с которыми его организм может встретиться. Антитела развиваются уже во внутриутробной жизни, то есть в отсутствии каких-либо внешних антигенов. Когда появляется чужеродный антиген, он выбирает себе наиболее подходящую молекулу антитела. Реакция «антиген-антитело» стимулирует производство антител именно этой специфичности. Эта теория противоречила инструктивным теориям, которые преобладали в то время. Согласно этим теориям, антиген служит шаблоном для производства антител. В теории естественного отбора Ерне подразумевается, что возникновение огромного числа специфичностей антител происходит независимо от экзогенных антигенов. Эти представления и составляют основу современной иммунологии.

Если теория естественного отбора трактует вопросы созревания иммунной системы после того, как она приобрела способность реагировать с антигеном, то в теории соматического природы иммунного распознавания (1971) Ерне объяснил, как созревают лимфоциты, способные реагировать с антигеном. Он предположил, что каждый индивид обладает всеми генами, необходимыми для производства антител и антителоподобных молекул, которые могут связывать все сильные трансплантационные антигены. Ерне полагал, что лимфоциты созревают в тимусе и в других лимфоидных органах. Клетки, распознавшие антигены, активируются и начинают делиться. По мере того, как в быстро делящихся клетках накапливаются мутации, могут развиваться новые иммунологические специфичности. В то же самое время специфичности лимфоцитов к собственным трансплантационным антигенам ослабляются. Зрелые лимфоциты распознают чужеродный антиген. Теория объясняет, как иммунная система нормально созревает под влиянием собственных антигенов. Она также объясняет, как иммунологическая специфичность регулируется генами, принадлежащими к системе трансплантационных генов.

В теории сети Ерне (1974) объясняет, как регулируется специфический иммунный ответ. Основанием для теории стало наблюдение того, что антитела могут вызывать образование апти-антител, направленных против антиген-связывающих структур первого антитела. Кроме того, анти-антитела могут стимулировать производство следующею поколения антител - анти-анти-антител. По существу, этот каскад антител бесконечен, он последовательно добавляет иммунной системе всё новые специфические свойства. Различные поколения антител или стимулируют, или подавляют производство друг друга. В обычных условиях сеть сбалансирована. Однако когда появляется антиген, равновесие нарушается. Иммунная система пробует восстановить равновесие, что ведет к иммунному ответу на антиген. Теория мощно стимулировала исследования и привела к более глубокому проникновению в природу иммунной системы. Позднее она была приложена к диагностике и лечению болезней.

Георг Й. Келлер и Сезар Мильштейн

Известно, что в организме есть клетки - лимфоциты, которые могут производить миллионы различных антител. Однако каждая отдельная клетка может производить антитела только с определенной специфичностью. Причина возникновения множества антител - не более, чем обилие лимфоцитов. Если организму представлен некий чужеродный антиген, может произойти активация лимфоцита, который случайно обладает способностью опознавать именно данный антиген. Этот лимфоцит начинает делиться и формирует клеточный клон, производящий идентичные моноклинальные антитела. В обычных условиях развитие клона находится под жестким контролем. Иногда же организм теряет контроль над антителопродуцируюшим клоном, что может привести к возникновению особого типа опухоли - миеломы. Клетки миеломы обычно сохраняют способность производить определенные антитела.

Антителопродуцирующие лейкоциты - это высокоспециализированные клетки. Поэтому они не могут долго жить в культуре клеток (вне организма). Клетки миеломы,

наоборот, иногда удается выращивать в питательной среде непрерывно. Долгое время биологи и медики лелеяли мечту получить клоны клеток, производящих антитела заданной специфичности. Эта мечта осуществилась, когда Кёлер и Мильштейн в 1975 году предложили гибридомную технологию производства моноклональных антител [5]. Принципиально способ получения гибридомы таков. Мышей иммунизируют избранным антигеном. Затем клетки их селезенки перемешивают с культурой миеломных клеток. Результат смешивания называется гибридомой. Как ни странно, гибрид двух типов клеток способен выживать и делиться. В этот гибрид клетки миеломы вносят способность к выживанию, в то время как клетки селезенки направляют синтез на производство антител с заданной специфичностью. Специальными мерами можно достичь размножения клеток гибридомы, а не только клеток миеломы. Полученную гибридную культуру разбавляют, чтобы выделить колонии, происходящие от единичных гибридных клеток. При помощи специального чувствительного метода определяют клоны, производящие специфичные антитела. Полученную гибридому можно использовать для безграничного производства высокоспецифичных антител.