Ce sunt anticorpii?

Anticorpii sunt proteine ​​specializate, în formă de Y, care se leagă ca o blocare și cheie de invadatorii străini ai corpului - indiferent dacă sunt viruși, bacterii, fungi sau paraziți. Ele sunt batalionul „de căutare” al sistemului de căutare și distrugere a sistemului imunitar, însărcinat să găsească un inamic și să-l marcheze pentru distrugere.

„Au fost eliberați din celulă și ies la vânătoare”, a spus dr. Warner Greene, directorul Centrului de Cercetări pentru Curarea HIV din cadrul Institutelor Gladstone din San Francisco..

Când anticorpii își găsesc ținta, ei se leagă de ea, care declanșează apoi o cascadă de acțiuni care distrug invadatorul. Anticorpii fac parte din așa-numitul sistem imunitar „adaptativ”, brațul sistemului imunitar care învață să recunoască și să elimine agenți patogeni specifici, a spus Greene.

Legate de: Diagrama sistemului imunitar uman (infografic)

Cum arată anticorpii?

Cele două brațe din vârful formei Y a anticorpului se leagă de ceea ce se numește antigen. Antigenul poate fi o moleculă sau un fragment molecular - adesea o parte a unui virus sau a unei bacterii. (De exemplu, noul coronavirus SARS-CoV-2 are „vârfuri” unice pe stratul său exterior și unii anticorpi se leagă și recunosc aceste proteine ​​spike.)

Partea inferioară a Y, sau tulpina, se leagă de mai mulți alți compuși ai sistemului imunitar care pot ajuta la uciderea antigenului sau la mobilizarea sistemului imunitar în alte moduri. Greene a spus că un set dintre acestea declanșează cascada complementului .

"Complementul este de fapt călăul", care găsește găuri în celula țintă, cum ar fi membrana unui virus, a spus Greene.

Anticorpii, care se mai numesc imunoglobuline (Ig), au toate aceeași formă Y de bază, dar există cinci variații pe această temă - numite IgG, IgM, IgA, IgD și IgE, a declarat Jason Cyster, profesor de microbiologie și imunologie la Universitatea din California, San Francisco.

Fiecare variație arată ușor diferită și joacă roluri ușor diferite în sistemul imunitar. De exemplu, imunoglobulina G, sau IgG, este doar un Y, în timp ce IgM arată un pic ca zeița hindusă cu 10 brațe Durga, cu cinci Y-uri stivuite împreună și fiecare prong poate lega un antigen.

IgG și IgM sunt anticorpii care circulă în fluxul sanguin și merg în organe solide, a spus Cyster. IgA este „stropit din corp”, în mucus sau secreții, a spus Cyster. IgE este anticorpul care declanșează de obicei răspunsuri alergice, cum ar fi polenul sau alunele, conform Academiei Americane de Alergie, Astm și Imunologie. Istoric IgD a fost enigmatic, dar unul dintre rolurile sale este acela de a ajuta activarea celulelor care formează anticorpi.

Legate de: Febra fânului și alergii sezoniere: simptome, cauze și tratament

Unde se formează anticorpii?

Pentru a înțelege anticorpii, mai întâi trebuie să știți despre celulele B, care sunt un tip de celule albe din sânge care se formează în măduva osoasă. În corp există aproximativ un trilion de celule B și fiecare are un anticorp IgM unic, care se află pe suprafața celulelor B și fiecare se leagă, la un antigen, a spus Simon Goodman, managerul de programe științifice și tehnologice pentru The Antibody Society , o organizație nonprofit care îi reprezintă pe cei implicați în cercetarea și dezvoltarea anticorpilor.

Acest nivel uluitor de variație permite organismului să recunoască aproape orice substanță care ar putea intra. Iată cum realizează această diversitate: în fiecare celulă B, genele care codifică locul de legare a anticorpului sunt amestecate ca niște cărți de joc într-o punte.

"Cantitatea de rearanjare care poate apărea este enormă", a spus Cyster .

Legate de: 11 fapte surprinzătoare despre sistemul imunitar

Aceste celule B apoi patrulează corpul, adesea persistând mai mult timp în zone precum ganglionii limfatici sau amigdalele, a spus Cyster. De cele mai multe ori, aceste celule B nu leagă nimic. Dar dacă, cu o șansă de un milion, un celulă B leagă o substanță străină, „asta declanșează celula B să spună„ Hei, trebuie să activăm ”, a spus Cyster.

Celula B crește ca mărime și începe să se împartă în ceea ce se numește „expansiune clonală”, a spus Cyster.

"Este o copie identică a părintelui, la fel ca mama", a spus Cyster. După o săptămână sau cam așa ceva, pot exista sute de mii la un milion din aceste exemplare.

În cele din urmă, aceste celule B expandate clonal se diferențiază în celulele plasmatice, care sunt fabrici de anticorpi.

"Secretează 10.000 de anticorpi pe celulă pe secundă. Pot face asta săptămâni sau ani dacă ai noroc", a spus Cyster.

Dar nu toate celulele B împart aceeași cantitate.

"Dacă considerați că celula B este o blocare și considerați că toate aceste lucruri diferite plutesc în jurul valorii de a fi chei diferite, atunci unele dintre taste se vor potrivi mai bine, unele se vor potrivi mai rău, iar altele nu se vor potrivi. deloc ", a spus Goodman. „Și în funcție de cât de bine se încadrează cheia în suprafața unei anumite celule B, acea celulă va fi declanșată pentru a împărți mai mult." Apoi, celulele B mai prolifice produc mai multe celule plasmatice și produc mai mult dintr-un tip specific de anticorp.

Corpul nu produce doar un singur tip de anticorp; produce o grădină zoologică dezordonată. Fiecare se blochează pe diferite părți ale unui invadator.

Și anticorpii nu fac același lucru odată ce s-au legat de o țintă. Unii vor sugera infecția în mugur prin neutralizarea directă a unei amenințări, împiedicând un agent patogen să intre în celulă. Alții etichetează invadatorii, astfel încât celulele ucigătoare ale sistemului imun (care nu sunt anticorpi) să-l poată elimina, a spus Greene. Totuși, alții pot înfășura viruși sau bacterii într-un strat acoperit. Și alți anticorpi ar putea spune că celulele imunitare asemănătoare Pac-Man numite macrofage să vină să-și învârte invadatorul. (Acea strategie poate provoca uneori focuri cu viruși, care pot coopta acest răspuns pentru a invada noi celule, a adăugat Cyster.)

Primul tip de anticorp care se formează după ce sunteți expus la un virus este IgM, care apare în 7-10 zile după expunere, a spus Greene. IgM se poate lega de un invadator, dar fiecare „Y” din această proteină cu 10 brațe face acest lucru destul de slab. Dar, la fel cum cinci oameni slabi care lucrează împreună pot aborda un adversar mare și puternic, cele cinci Y-uri ale lui IgM (10 brațe) care lucrează împreună se pot lega strâns de un antigen, a adăugat el.

La aproximativ 10 până la 14 zile, organismul începe să facă IgG, care este „puterea de lucru majoră a sistemului imunitar”, a spus Greene. IgG poate traversa placenta la o femeie însărcinată, oferind o protecție pasivă a nou-născutului împotriva bolii până când propriul sistem imunitar poate să se ridice, a adăugat Greene.

În mod normal, sistemul imunitar este uimitor de bun în recunoașterea inamicului și în ignorarea sau toleranța propriilor noastre celule. Uneori, însă, acest proces merge penibil. Atunci intră celulele T (un alt tip de celule albe din sânge). Corpul folosește aceste celule T pentru a verifica obiectivele - numai dacă atât o celulă B cât și o celulă T recunosc ceva ca un invadator străin va imuniza răspunsul va fi declanșat, a spus Goodman. Se presupune că organismul elimină celulele B care formează așa-numitele anticorpi auto, care reacționează la celulele proprii ale corpului. Dar atunci când acest lucru nu se întâmplă, corpul își poate marca propriile celule pentru distrugere și apoi să le elimine fără încetare. Goodman a spus bolile autoimune, cum ar fi lupusul, artrita reumatoidă sau diabetul de tip 1. Există mai mult de 100 de afecțiuni autoimune, în conformitate cu Asociația Americană a Bolilor Autoimune.

Ce sunt anticorpii monoclonali?

Anticorpii au devenit baza pentru unele dintre cele mai utile medicamente, precum și pentru unele dintre cele mai puternice tehnici de laborator din biologie, a spus Goodman. Unul dintre aceste superstaruri clinice și terapeutice este ceea ce se numește anticorp monoclonal.

Pentru a crea un anticorp monoclonal, cercetătorii vaccinează un animal (sau eventual un om) pentru a stimula producția de anticorpi împotriva unei anumite substanțe. Corpul va face treptat anticorpi care sunt din ce în ce mai eficienți împotriva acelui antigen. Aceste celule producătoare de anticorpi sunt apoi filtrate din celule albe din sânge și puse într-o farfurie pentru a vedea care celule se leagă cel mai bine de antigen, a spus Goodman. Celula care se leagă cel mai bine este apoi izolată - este o fabrică producătoare de anticorpi, special creată pentru a elimina un anticorp super-selectiv.

De acolo, acea celulă este fuzionată la o celulă canceroasă din sânge, producând ceva numit hibridom. Acest hibridom, sau monoclon, este un generator inepuizabil de exact același anticorp, de mai multe ori. (Cercetătorii leagă celula monoclonală de o celulă canceroasă, deoarece cancerul continuă să se reproducă.)

„Doar produce și produce și produce, și nu se va opri niciodată, și este un cancer, deci este esențial nemuritor”, a spus Goodman. Ceea ce produce este un anticorp monoclonal.

Legate de: Sângele supraviețuitorului Ebola ar putea duce la vaccinul viitor

Astfel de linii celulare au o gamă incredibil de diversă de utilizări. Goodman a spus că există milioane de anticorpi monoclonali comerciali, care sunt folosiți în laboratoare pentru a eticheta cele mai mici și mai specifice ținte celulare..

"Sunt incredibili, sunt instrumente uimitor de precise", a spus Goodman.

Anticorpi monoclonali sunt, de asemenea, baza pentru multe medicamente blockbuster. De exemplu, medicamentul adalimumab (numele de marcă Humira), este un anticorp monoclonal care tratează artrita reumatoidă prin inhibarea unei proteine ​​inflamatorii cunoscută sub numele de citokină. Un altul, numit bevacizumab (Avastin), vizează o moleculă care alimentează creșterea vaselor de sânge; prin blocarea acestei molecule, bevacizumab poate încetini creșterea cancerului de plămâni, colon, rinichi și unele creier.

Și în pandemia SARS-CoV-2, medicii din întreaga lume se întrec pentru a crea anticorpi monoclonali care speră să neutralizeze noul coronavirus, a spus Greene. Acești anticorpi sunt filtrați din plasma persoanelor care s-au recuperat din COVID-19 (numit și ser convalescent). Speranța este că, prin izolarea anticorpilor cei mai eficienți, și apoi producerea lor în masă, medicii pot crea un tratament care oferă o imunitate temporară, „pasivă”, până când organismul poate prinde și monta un răspuns mai eficient și mai îndelungat pe a spus, Greene.

Legate de: 1 din 5 persoane testate la New York au anticorpi împotriva coronavirusului

În schimb, anticorpii policlonali sunt derivați din mai multe celule B. Anticorpii policlonali sunt o bibliotecă de anticorpi care toate se leagă de părți ușor diferite ale antigenului sau țintă. Anticorpii policlonali sunt produși în mod obișnuit prin injectarea unui animal cu antigenul, stimulând un răspuns imun și apoi extragerea plasmei animalelor pentru a produce anticorpi în masă, potrivit unui studiu din 2005 realizat în jurnalul Institutului pentru Cercetări Animale de Laborator (ILAR)..

Spre deosebire de anticorpii monoclonali, care pot dura până la 6 luni pentru a produce, anticorpii policlonali pot fi făcuți în 4-8 săptămâni și necesită mai puțină expertiză tehnică. În plus, pentru anumite tipuri de teste în care încercați să detectați antigenul, anticorpii policlonali ar putea avea o șansă mai bună de legare la antigenul țintă, ceea ce îi face potențiali mai sensibili. Dezavantajul anticorpilor policlonali este că, deoarece fiecare animal în parte ar putea produce o serie diferită de anticorpi, crearea anticorpilor policlonali care sunt consistenți de la lot la lot poate fi mai dificilă și nu este la fel de ușor să ai o ofertă mare, conform un studiu din 2005 în revista Biotechniques.

Cum funcționează testele de anticorpi?

Testele anticorpului detectează dacă organismul a produs cantități detectabile de anticorpi pentru o anumită moleculă și, prin urmare, pot dezvălui dacă cineva a fost infectat de un virus sau bacterii specifice în trecut. De obicei, aceste teste detectează IgM sau IgG, raportate anterior.

De exemplu, testele de anticorpi SARS-CoV-2 detectează, în mod tipic, fie o parte, fie o parte din întreaga proteină spone a coronavirusului și pot dezvălui dacă cineva a avut COVID-19 în trecut. Deoarece organismul are nevoie de timp pentru a-și intensifica producția de anticorpi, oamenii, de obicei, testează pozitiv la aproximativ două săptămâni după ce au fost expuși pentru prima dată la agentul patogen, raportat anterior.

Legate de: Testele de anticorpi pot spune dacă sunteți imun la COVID-19?

Există două tipuri comune de teste de anticorpi - teste de flux lateral și teste imunosorbente (ELISA) legate de enzimă. Ambele implică fixarea unui antigen pe o suprafață și apoi detectarea dacă un anticorp se leagă de acel antigen. De obicei, o reacție chimică, cum ar fi fluorescența sau o schimbare de culoare, este declanșată atunci când anticorpul se leagă de antigen. Testele de flux lateral sunt similare cu testele de sarcină pee-on-a-stick; mai degrabă decât pipi, pentru testele de anticorpi, sângele sau serul se spală pe suprafața plană, care este de obicei din hârtie. Testele ELISA funcționează pe un principiu similar, doar testele sunt efectuate în microplaci și necesită un tehnician de laborator, iar rezultatele s-ar putea să nu fie citite instantaneu, Charlotte Sværke Jørgensen, care studiază virusul și serologia cu diagnostic special microbiologic la Statens Serum Institut din Copenhaga, spus anterior într-un e-mail.

Un test bun de anticorpi este unul care produce puține false pozitive și puține false negative, raportate anterior. Pentru a se asigura că acest lucru se întâmplă, oamenii de știință trebuie să „calibreze” testul lor, de exemplu, asigurându-se că probele cunoscute că nu au antigenul nu produc în mod fals un test pozitiv. De exemplu, cu SARs-CoV-2, asta ar însemna să testăm probe de sânge înainte de începerea pandemiei și să ne asigurăm că nu există probe pozitive. De asemenea, trebuie să ia probe care au cu siguranță anticorpul în ele și să se asigure că testul anticorpului face o treabă bună în depistarea acelor pozitive.

Resurse aditionale:

• Urmăriți un videoclip despre modul în care funcționează anticorpii, produs de proiectul pentru producătorii de vaccinuri.
• Citiți mai multe despre testele de anticorpi din Centrele pentru controlul și prevenirea bolilor.
• Citiți ce are de spus directorul Institutelor Naționale de Sănătate, Dr. Francis Collins, despre anticorpii SARS-CoV-2, publicat pe blogul directorului NIH pe 30 iunie 2020.