Monoclonal Antibodies (โมโนโคลนอลแอนติบอดี้)

1. Monoclonal Antibodies (โมโนโคลนอลแอนติบอดี้) Lecture 1

2. Outline Lecture 1-4 Immune System What is Antibody? History of Monoclonal Antibodies Production of Monoclonal vs Polyclonal Antibodies Problems of delivery of monoclonal antibodies Types of Monoclonal Antibodies Engineering of Monoclonal Antibodies Advantages/Disadvantages of Monoclonal Antibodies Applications of Monoclonal Antibodies In Pharmacology Future trend of Monoclonal Antibodies Week 1 Week 2 Week 3 Week 4

3. Outline Lecture 1 Immune System Clonal Selection Theory Antigen vsImmunogen Structure of Antibody Roles of Antibodies in fighting diseases History of Monoclonal Antibodies

4. www.ajahntechno.wordpress.com

5. IMMUNE SYSTEM = ระบบภูมิคุ้มกัน ร่างกายเรามีกลไกป้องกันการรุกล้ำทำลายจากสิ่งแปลกปลอม 2 แบบ คือ 1. Nonspecific defense mechanisms/Innate immune response/Native immunity = กลไกการทำลายสิ่งแปลกปลอมแบบไม่จำเพาะ/ระบบภูมิคุ้มกันที่ติดตัวมาแต่กำเนิด 1.1 First line of defenseเป็นกลไกการป้องกันที่อยู่ภายนอกร่างกาย เช่น ผิวหนัง และmucous membrane ที่ทางเดินอาหาร ทางเดินหายใจ ท่อปัสสาวะและสืบพันธุ์ 1.2 Second line of defenseเป็นกลไกการป้องกันที่อยู่ภายในร่างกาย เมื่อสิ่ง แปลกปลอมสามารถแทรกเข้าสู่ภายในร่างกายได้ เช่น การเกิด phagocytosis โดย เม็ดเลือดขาว, การผลิต anti-microbial protein, inflammatory response 2. Specific defense mechanisms/Adaptive immune response/Acquired immunity = กลไกการทำลายสิ่งแปลกปลอมแบบจำเพาะ/ภูมิคุ้มกันที่เกิดขึ้นภายหลังor third line of defenseได้แก่ การทำงานของ lymphocytes และการผลิตantibody 2.1 Humoral (antibody-mediated) immune response 2.2 Cell-mediated immune response

6. Adaptive Immunity No Antibody Antibody-mediated http://www.youtube.com/watch?v=JddrH26uxkY

8. B cell ที่มี receptor ที่จำเพาะต่อ Ag นั้นจะเพิ่มจำนวนได้เป็น clone Clonal selection บางเซลล์พัฒนาไปเป็น long-lived memory cell ที่จะทำให้เกิดการตอบสนองอย่างรวดเร็วเมื่อร่างกายได้รับ Ag เดิม บางเซลล์พัฒนาไปเป็น short-lived plasma cell และสร้าง Ab

9. Sir Frank Macfarlane Burnet 1960 Medicine

10. Clonal Selection Theory

11. Antigen (Ag) แอนติเจน คือ สารที่ทำปฏิกิริยาจำเพาะกับแอนติบอดี ซึ่งแอนติบอดีที่เกิดขึ้นนั้นมีสมบัติที่จะทำปฏิกิริยาเฉพาะต่อแอนติเจนชนิดนั้นเท่านั้น สิ่งที่จัดเป็นแอนติเจน มีสมบัติดังนี้ 1) เป็นสิ่งแปลกปลอม (Foreigness) สำหรับร่างกาย 2) เป็นสารที่เซลล์สร้างแอนติบอดีจำไม่ได้ว่าสารนั้นเป็นของตัวเอง 3) มีโมเลกุลนาดใหญ่ (> 10 kDa) 4) เป็นส่วนใดส่วนหนึ่งของเซลล์มนุษย์หรือสิ่งมีชีวิต เช่น เซลล์เม็ดเลือดแดง เนื้อเยื่อ เชื้อไวรัส แบคทีเรีย เห็ดรา เกสรพืช เป็นต้น

13. Antigen Immunogen

15. โครงสร้างและหน้าที่ของAntigenโครงสร้างและหน้าที่ของAntigen - Epitope or antigenic determinantเป็นส่วนของ Ag ที่ Abเข้าไปจับ (Abจะใช้ส่วนantigen binding site ในการจับ) - แบคทีเรียตัวหนึ่งๆ อาจมี epitope สำหรับจับกับ Abได้ถึง 4 ล้านโมเลกุล

16. Antibody (Ab) คือสารไกลโคโปรตีน (Glycoprotein) ที่อยู่ในเลือด (blood serum) ซึ่งสร้างมาจากPlasma cells (WBC) เกิดจากการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันต่อ antigenic determinant ที่แปลกปลอม Ab ส่วนใหญ่อยู่ใน serum ส่วน γ-globulin และเนื่องจาก Ab เป็น globulin ที่ทำหน้าที่เกี่ยวกับภูมิคุ้มกันของร่างกายจึงเรียกว่า Immunoglobulin (Ig) Abทำหน้าที่ต่อสู้หรือป้องกันการติดเชื้อโรคจากแบคทีเรีย ไวรัส หรือสิ่งแปลกปลอมอื่นๆที่เข้ามาในร่างกายโดยจะทำปฏิกริยาที่มีความจำเพาะต่อแอนติเจน (Ag) Ig/Ab Serum

17. The Structure of Antibody • Y-shaped molecule • 2 identical light chains (~220 amino acids long, 25 kDa) • Variable domain: VL • Constant domain: CL • 2 identical heavy chains (~440 amino acids long, 50-70 kDa) • Variable domain: VH • 3 Constant domains: CH1, CH2, CH3 • Covalent, disulfide bonds between cysteine residues • Flexible “hinge region” Fab (antigen-binding fragment) เปนสวนที่อิมมูโนโกลบุลินใชจับกับแอนติเจน Fc (crystallizable fragment) ส่วนที่แยกออกมาไดในสภาพตกผลึกเปนสวนที่มีความสําคัญทาง biological function

18. Carbohydrate

19. -Abเป็น globular serum protein เรียก immunoglobulins (Igs)ประกอบด้วย polypeptide 4 สาย; 2 สายเป็น heavy chain และอีก 2 สายเป็น light chain -variable regionของทั้ง light & heavy chain จะจำเพาะกับ epitope หนึ่ง ๆ -constant regionของ heavy chain จะจำเพาะกับชนิดของ Ig(ใช้จำแนกชนิดของ Ig)

20. -Immunoglobulin (Ig) มีทั้งหมด 5 ชนิด 1. IgM(pentamer) เป็น Igที่พบเป็นชนิดแรกเมื่อ expose กับ Ag พบครั้งแรกในปลาฉลามและปลากระดูกแข็ง ดังนั้น IgMจึงจัดเป็น Igที่เก่าแก่ที่สุดตามสายวิวัฒนาการ 2. Ig G(monomer) พบมากในกระแสเลือด ทำลายแบคทีเรีย, ไวรัส และtoxin เป็นอิมมูโนโกลบุลินที่มีปริมาณมากที่สุดในซีรั่ม ถูกสร้างมากที่สุดเมื่อมี secondary immune response 3. Ig A(dimer) พบใน mucous และ colostrum ป้องกันการจับของไวรัสและแบคทีเรียต่อ epithelial surface 4. Ig D(monomer) พบมากที่ผิวของ B cell คาดว่าช่วยกระตุ้นการเปลี่ยนจาก B cell ไปเป็น plasma cell & memory B cell 5. Ig E (monomer) จับอยู่ที่ mast cell&basophil เมื่อถูกกระตุ้นโดย Ag ทำให้เกิดการหลั่ง histamine หรือสารที่ก่อให้เกิดอาการแพ้

23. ปฏิกริยาลบล้างฤทธิ์ ปฏิกริยาจับกลุ่ม

24. การกระตุ้นคอมพลีเมนต์

26. Monoclonal Antibodies (โมโนโคลนอลแอนติบอดี้) • - Dr.CesalMilstein และDr. George Kohler ซึ่งเป็นนักวิจัยแห่งมหาวิทยาลัยแคมบริคจ์ ได้ค้นพบโมโนโคลนอลแอนติบอดี และได้รับรางวัลในสาขาการแพทย์ด้านวิทยาภูมิคุ้มกันเมื่อปี 1984 • ในอดีตการเตรียมแอนติบอดีจะได้โพลีโคลนอลแอนติบอดี (Polyclonal antibody) ซึ่งเป็นการยากที่จะให้ได้ antibodies (Ab) หรือ immunoglobulin ที่มีความจำเพาะและมีคุณสมบัติตามที่ต้องการสูง • โดยปกติร่างกายของมนุษย์และสัตว์จะสามารถสร้างAbขึ้นมาได้มากกว่า 2 ล้านชนิด เนื่องจากปริมาณของAbที่ร่างกายสร้างขึ้นมามีมากมายหลายชนิดจึงทำให้Abที่ร่างกายมนุษย์ผลิตขึ้นมามีปริมาณที่ตํ่าและไม่มีความบริสุทธิ์ ดังนั้นความสามารถที่จะทำลายทั้งแบคทีเรียและไวรัสเมื่อมีการติดเชื้อเข้ามาในร่างกายจะตํ่า

27. Discovery of Monoclonal Antibodies • In 1975, monoclonal antibodies were produced in mice using a technique Hybridoma Technologydescribed by Köhler and Milstein • They were awarded the Nobel Prize in 1984 (along with Jerne) for their work in Medicine and Physiology.

28. Why should we be interested ? The outlook for monoclonal antibody therapeutics is healthy. mAbs drive the development of multibillion dollar biotechnology industry. US$26 billion by the end of the decade. • Quicker and less costly development • higher success rates • premium pricing and • 100 mAbswere expected by 2010

29. Take Home Message Immune System Clonal Selection Theory Antigen vsImmunogen Structure of Antibody Roles of Antibodies in fighting diseases