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Apr 23, 2023

Verständnis der Hybridom-Technologie für die Produktion monoklonaler Antikörper

Bleiben Sie mit Brush Up Summaries über die neuesten wissenschaftlichen Erkenntnisse auf dem Laufenden. Hybridom

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Bei der Hybridom-Technologie werden kurzlebige, Antikörper produzierende B-Zellen mit unsterblichen Myelomzellen fusioniert. Die resultierenden Zelllinien produzieren einen nie versiegenden Vorrat an einem spezifischen monoklonalen Antikörper.1 Die Technik wurde 1975 von den Nobelpreisträgern Georges Kohler und Cesar Milstein entwickelt.

Monoklonale Antikörper

Wissenschaftler stellen monoklonale Antikörper her, indem sie eine einzelne Antikörper produzierende Zelllinie klonen. Im Gegensatz zu polyklonalen Antikörpern sind monoklonale Antikörper hochspezifisch für ein Antigen. Durch die Fusion von Myelomzellen, die sich unbegrenzt teilen können, mit B-Zellen, die spezifische Antikörper gegen das Ziel von Interesse produzieren, erhalten Forscher eine nahezu unbegrenzte Quelle identischer monoklonaler Antikörper.2

Seit 1986 wurden über 117 monoklonale Antikörper von der FDA zugelassen, beginnend mit dem monoklonalen Maus-Antikörper Muromonab-CD3 zur Abstoßung von Nierentransplantaten.3 Zusätzlich zu Antikörpern von Mäusen und Menschen haben Forscher chimäre und humanisierte monoklonale Antikörper hergestellt, die aus Sequenzen bestehen von beiden Arten. Indem sie von Mäusen stammende Proteinsequenzen durch menschliche ersetzen, verringern diese monoklonalen Antikörper das Risiko, beim Menschen eine Immunantwort auszulösen.4 Mit verschiedenen Methoden haben Wissenschaftler auch monoklonale Antikörper aus anderen Säugetieren für verschiedene Zwecke hergestellt.

Schritt 1: Immunisierung

Forscher injizieren einem Säugetier, typischerweise einer Maus, ein Zielantigen und stimulieren so eine Immunantwort. Die Antigeninjektion kann über einen Zeitraum von mehreren Wochen in einer Serie erfolgen. Anschließend entnehmen Forscher die Milz der Maus, um B-Zellen zu gewinnen, die den gewünschten Antikörper produzieren.1

Schritt 2: Zellfusion

Forscher verschmelzen Antikörper produzierende B-Zellen mit Myelomzellen in Zellkultur. Polyethylenglykol (PEG) erleichtert die Fusion der Plasmamembranen beider Zellen und bildet eine einzelne Hybridomzelle mit zwei oder mehr Zellkernen. Alternativ kann die Elektrofusion die Zellen mithilfe eines gepulsten elektrischen Felds zusammenführen.5

Schritt 3: Wachstum der Hybridomzellen

Weniger als 1 Prozent der ursprünglichen Zellen verschmelzen zu Hybridomzellen. Ungenutzte B-Zellen in der Kultur stellen ihre natürliche Teilung ein, während die Chemotherapie die nicht verschmolzenen Myelomzellen zerstört. Forscher verwenden HAT-Medium (Hypoxanthin-Aminopterin-Thymidin), um die selektive Proliferation unsterblicher monoklonaler Antikörper produzierender Zelllinien zu ermöglichen. Das Aminopterin im HAT-Medium stoppt die Nukleotidsynthese, während Hypoxanthin und Thymidin von Zellen wie B-Zellen verwendet werden können, die das Enzym HGPRT (Hypoxanthin-Guanin-Phosphoribosyltransferase) tragen. Hybridomzellen mit funktionellem HGPRT-Enzym können überleben und wachsen, während Myelomzellen, denen es fehlt, schließlich absterben.1

Schritt 4: Screening

Forscher untersuchen Hybridomzellen häufig mithilfe eines ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) auf den gewünschten monoklonalen Antikörper. Indirekte ELISAs identifizieren Antikörper mit der entsprechenden Spezifität, indem sie das Antigen auf einer Oberfläche immobilisieren und es mit einem Hybridomzellüberstand inkubieren. Forscher verwenden auch Techniken wie Western Blot, Durchflusszytometrie und Immunpräzipitations-Massenspektrometrie, um ihre Hybridomkulturen zu screenen.1

Schritt 5: Hybridom-Erweiterung

Der letzte Schritt umfasst das Klonen gewünschter Hybridomzellen, um eine stabile Zellpopulation zu erhalten, und das Züchten der Kultur, um große Mengen monoklonaler Antikörper zu sammeln. Dies kann durch eine von zwei Methoden erreicht werden.1

Diese Technologie bietet zahlreiche Vorteile, nämlich1,6

Dennoch weist die Technologie auch einige Einschränkungen auf.1,7

Diagnoseanwendungen

Aufgrund ihrer hohen Spezifität haben die mit der Hybridom-Technologie hergestellten Antikörper ein breites Spektrum an diagnostischen Anwendungen, darunter die folgenden.

Immuntherapie

Es gibt verschiedene von der FDA zugelassene Indikationen für monoklonale Antikörper (siehe Tabelle unten).3 Zu den häufigsten Indikationen gehören die folgenden.

Monoklonaler Antikörper

Antikörper-Subtyp

Zielantigen

Erste von der FDA zugelassene Indikation

Jahr der Zulassung

Lecanemab

Humanisiertes IgG1

Amyloid-Beta-Protofibrillen

Alzheimer-Erkrankung

2023

Margetuximab

Chimäres IgG1

HER2

HER2+ Brustkrebs

2020

Trastuzumab

Humanisierter IgG1-ADC

HER2

HER2+ Brustkrebs

2019

Omalizumab

Humanisiertes IgG1

IgE

Asthma

2003

Adalimumab

Menschliches IgG1

TNF

Rheumatoide Arthritis

2002

Infliximab

Chimäres IgG1

TNF

Morbus Crohn

1998

Basiliximab

Chimäres IgG1

IL-2R

Verhinderung der Abstoßung einer Nierentransplantation

1998

Palivizumab

Humanisiertes IgG1

Respiratorisches Synzytial-Virus

Prävention einer Infektion mit dem Respiratory-Syncytial-Virus

1998

Rituximab

Chimäres IgG1

CD20

Non-Hodgkin-Lymphom

1997

Verweise

2. Mitra S, Tomar PC. Hybridom-Technologie; Fortschritte, klinische Bedeutung und zukünftige Aspekte. J Genet Eng Biotechnol. 2021;19(1):159. doi:10.1186/s43141-021-00264-6

3. Antikörpertherapeutika, die in der EU oder den USA zugelassen sind oder sich in der behördlichen Prüfung befinden. Antikörper-Gesellschaft. Zugriff im März 2023.

4. Castelli MS, McGonigle P, Hornby PJ. Die Pharmakologie und therapeutische Anwendungen monoklonaler Antikörper. Pharmacol Res-Perspektive. 2019;7(6):e00535. doi:10.1002/prp2.535

5. Tabll A, Abbas AT, El-Kafrawy S, Wahid A. Monoklonale Antikörper: Prinzipien und Anwendungen der Immundiagnose und Immuntherapie für das Hepatitis-C-Virus. Welt J Hepatol. 2015;7(22):2369-2383. doi:10.4254/wjh.v7.i22.2369

6. Kohler G, Milstein C. Kontinuierliche Kulturen fusionierter Zellen, die Antikörper mit vordefinierter Spezifität absondern. Natur. 1975;256:495–497. doi: 10.1038/256495a0

7. Moraes JZ, Hamaguchi B, Braggion C, et al. Hybridom-Technologie: Ist sie noch nützlich? Curr Res Immunol. 2021;2:32-40. doi:10.1016/j.crimmu.2021.03.002

8. Sundarraj S., Rajagopal G., Sundaramahalingam B. et al. Methoden des Proteinnachweises bei Krebs für Diagnose, Prognose und Therapie. Proteinnachweis. IntechOpen; 2022. doi.org/10.5772/intechopen.101050

9. Mazzulli T. Labordiagnostik einer Infektion durch Viren, Chlamydien, Chlamydophila und Mykoplasmen. Prinzipien und Praxis der pädiatrischen Infektionskrankheit. 2008;1352-1368. doi:10.1016/B978-0-7020-3468-8.50293-5

10. Zentren für Krankheitskontrolle und Prävention. CDC Yellow Book 2020: Gesundheitsinformationen für internationale Reisen. New York: Oxford University Press; 2017.

11. PK entleeren. Schnelldiagnosetests für SARS-CoV-2. N Engl J Med. 2022;386(3):264-272. doi:10.1056/NEJMcp2117115