Современные Достижения Медицинской Иммунологии Реферат
Современные Достижения Медицинской Иммунологии Реферат
Вход
Помощь
Заказать работу
Лекция1.ppt
— 564.50 Кб ( Скачать файл )
© 2009 — 2020 Turboreferat — тысячи рефератов, курсовых и дипломных работ
Предметы
Поиск
Помощь
Автор работы: Пользователь скрыл имя, 26 Апреля 2013 в 20:54, творческая работа
При введении в организм животных и человека чужеродных макромолекулярных веществ — белков или полисахаридов (антигенов) в крови появляются защитные белки - антитела, для которых характерна необыкновенная, уникальная специфичность. Каждое антитело узнает только свой антиген, -точнее, одну его детерминантную группу. Детерминантная группа состоит из нескольких аминокислот (обычно из 6—8), образующих пространственную структуру, характерную для данного белка.
Современная иммунология, ее достижения и перспективы
При введении в организм животн ых и человека чужеродных макро молекулярных веществ — белков или полисахаридов (антигенов) в крови появляются защитные белки - антитела, для которых характерна необыкн овенная, уникальная специфичность. Каждое антитело узнает только свой антиген, -точнее, одну его детерминантную группу . Детерминантная группа состоит из нескольких аминокислот (обычно из 6—8), образующих пространственную структуру, характерную для данного белка.
В одном белке, состоящем из нескольких сот ам инокислот имеется несколько (5-15) разных детерминант, поэтому к одному белку образуе тся целое семейство различных по своей специфичности антител . Даже к одной детерминанте обра зуется целый спектр антител, отличающихся по структуре, степени специфичности и прочности связ ывания с ней. То же относится и к полисахари дным антигенам, детерминантные группы которых образуются 3—6 остатками моносахаридов.
Таким образом, при введении антигена возникае т большое семейство антител, направленных к разным его дете рминантам и различающихся так же внутри группы антител, направленных к одной и той же детерминанте. В крови иммунизированных живот ных появляется богатый и уника льный по составу спектр антите л, который и обеспечивает абсолют ную специфичность в распознава нии данного антигена.
Антитела давно и широко исполь зуются для нейтрализации бакте риальных токсинов (дифтерийного, столбнячного), змеиных ядов (кобры, гадюк) вирусов, попавших в кровь (особенно эффективно вируса ко ри), и для идентификации индивидуал ьных белков (и других антигенов), находящихся в клетке или сложнейших тканевых экстрактах. Однако иногда требуются не мно гокомпонентные смеси антител, возникающие в крови в ответ на введение антигена, а отдельные, элементарные составляющие этой смеси, направленные лишь к одной дете рминанте антигена и имеющие од ни и те же характеристики. Такие антитела бывают нужны ка к для изучения их собственной природы, так и для практического исполь зования, например для ставки в опухоли токсических веществ.
Очевидно, что путем иммунизации, то есть введением животному и ндивидуального антигена или то лько одной его детерминантной группы, это сделать, как правило, невозможно. Почему? Дело в том, что в организме в процессе соз ревания антителообразующих кле ток (АОК) образуется большое количество — миллионы генетически однород ных семейств клеток — клонов, каждый из которых спе циализируется на синтезе тольк о одного варианта антител, и в этом причина большого разн ообразия антител, индуцируемых даже одним антиге ном. Таких клонов много больше, чем требуется антител для расп ознавания любого, случайно взятого антигена. Антиген, попадая в организм, стимулирует размножение тех кл онов, которые продуцируют антитела к его детерминантам.
Казалось бы, выход прост: надо вырастить отдельные клон ы антителообразующих клеток в пробирке - в культуре тканей - и они будут продуцировать мон оклональные антитела, то есть антитела одной строго определенной специфичности, продукт одного клона. Но и это оказалось невозмож ным: нормальные клетки смертны, вскоре после высаживания в кул ьтуру они погибают. Дело не доходит до образовани я клонов АОК. Добавление в культуру факторов роста несколько продлевает их жизнь, но тоже не решает проблемы.
Путь решения проблемы неожидан но указали злокачественные опу холи. Уже давно известны опухоли у ч еловека — плазмоцитомы, вырабатывающие и секретирующие в кровь иммуноглобулины, по структуре своей неотличимые от антител. Причем каждое такое "антитело" слегка отличалось от другого, вырабатываемого другой плазмоц итомой. Образовывалась как бы коллекц ия случайных антител к неизвес тным антигенам. Когда накопились сотни таких "антител" и они были испытаны с сотнями наугад взятых антигенов, оказалось, что в этой коллекции обнаружи лись специфически реагирующие пары "антиген—антитело".
Почему именно опухоли указали на возможность получения моно клональных антител? Есть несколько причин, и все они коренятся в самой пр ироде опухолевой клетки. Она всегда или почти всегда со храняет свойства и функции кле тки, из которой произошла. Плазмоцитома происходит из "юных" плазматических клеток, то есть как раз из тех клеток, которые синтезируют антитела. Это свойство сохраняется в опу холях, возникших из соответствующих клеток. Очень важной особенностю опухо лей является их возникновение из одной генетически измененно й (мутантной) клетки. Поэтому опухоль возникает и р азвивается как клон, в нашем случае как клон иммуно глобулинобразующих клеток. Причем они образуют строго одн ородный по всем свойствам мон оклональный иммуноглобулин.
Нормальные плазматические клет ки (или их предшественники - лимфоциты) смертны, их срок жизни - несколько дней. Опухоль, и в этом ее принципиальное отл ичие от нормальных предше ственников, бессмертна.
Ее можно культивировать в проб ирке или пересаживать от одног о животного другому неограниче нное число раз и в течение нео граниченного времени. В отличие от нормальной ткани опухоль автономна, организм "хозяина" неспособен (за очень редкими исключениями ) остановить неограниченный рос т злокачественного опухолевого клона.
Плазмоцитомы возникают не толь ко спонтанно, то есть непредсказуемо, как бы случайно, но их можно довольно легко инд уцировать у мышей и крыс и пол учить, таким образом, бессмертный, неограниченно растущий, перевиваемый клон клеток, продуцирующих иммуноглобулины, иногда обладающие специфичнос тью антител, причем антител моноклональных. Вполне естественно было желани е иммунологов научиться получа ть плазмоцитомы, продуцирующие антитела заданно й специфичности. Для этого мышей вначале интенс ивно иммунизировали, а затем индуцировали у них пла змоцитомы, чтобы получить опухоли и из те х клонов, которые производили антитела к антигенам, использованным для иммунизаци и, но это практически не уда валось. Слишком редки были совпадения. Тогда попробовали индуцировать опухоли антителообразующих к леток опухолеродными вирусами. Результаты были лучше, однако создать простой и униве рсальный метод получения моно клональных антител на этом пут и также не оказалось возможным .
Успех пришел, как всегда, неожиданно, как побочный продукт исследов ания, имевшего иные цели. В начале 70-х годов молодой немецкий им мунолог Георг Кёлер, получивший стипендию для работ ы в знаменитом Базельском инст итуте иммунологии, заинтересовался вопросом о ген етической изменчивости антител . В то время можно было ожидать, что антитела мутируют (генетически изменяются) с большей частотой, чем другие белки. Для исследования надо было изо лировать клон АОК, продуцирующий антитела определ енной специфичности, получить из него стабильную кл еточную линию, поддерживаемую в пробирке (в культуре), и проследить, с какой частотой появятся там генетически измененные вариан ты. Для реализации проекта Кёлер поехал в Англию, в лабораторию Цезаря Мильштейн а, изучавшего клоны плазмоиитом, и они вместе разработали ориги нальный подход к этой проблеме : решили получить гибрид нормаль ной АОК и опухолевой клетки. В случае успеха такой гибрид унаследовал бы от нормальной к летки способность к синтезу ан тител, а от опухолевой — бессмертие и способность к неограниченному и бесконтрольному росту. Это им удалось осуществить?
Методы гибридизации соматическ их (то есть не половых) клеток к тому времени были хор ошо известны и широко применя лись для разных целей. Для этого использовали вирус, способствующий слиянию клеток . Разнородные клетки, у которых слились оболочки, образовывали двуядерные гибрид ы, которые сохраняли способность к клеточным делениям. В процессе клеточного деления хромосомы обоих ядер перемешив ались и образовывали общее ядр о. Таким образом, возникал истинный гибрид, потомок двух соматических клет ок, или гибридома. Гибридому можно получить и меж ду нормальной АОК и опухолевой , плазмоцитомной клеткой. Плазмоцитома была взята потому , что она больше всего соответст вовала АОК по типу дифференцир овки. Весь ее синтетический аппарат был настроен на синтез иммуног лобулинов. Проблема заключалась в том, как отделить заданную гибридом у от присутствующих в системе отдельных неслившихся клеток и от гибридов иного состава или иной специфичности, чем требуемые.
Для достижения этой цели автор ы разработали специальную схем у, использующую отбор клеток в се лектирующей среде. Прежде всего был получен особы й мутант мышиной плазмоцитомы, рост которого можно было конт ролировать составом питательно й среды. Для получения мутанта использо вали особенности синтеза нукл еиновых кислот (ДНК и РНК), имеющихся во всех клетках и не обходимых для их существования . Известно, что имеются два пути синтеза п редшественников нуклеиновых ки слот: основной и резервный. Основной — это путь новообразо вания нуклеотидов, звеньев, входящих в состав нуклеиновых кислот. Этот путь включает несколько этапов и блокируется противооп ухолевым препаратом аминоптери ном (А). Однако клетки не гибнут от это го препарата, поскольку обладают резервным путем — способностью синтезиро вать нук-леотиды и нуклеиновые кислоты, реутилизируя продукты распада ранее синтезированных нуклеи новых кислот: гипоксантина (Г) и тимидина (Т). Добавление Г и Т в питательную среду, содержащую А, снимает токсический эффект пос леднего.
Для селекции гибридом надо был о получить мутант плазмоцитомы, не способный пользоваться резе рвным путем и, следовательно, погибающий в среде, содержащей Г, Т и А (ГАТ-среда). Такой мутант получили путем добавлен ия в среду токсических аналогов Г и Т. Все клетки, способные усваивать Г и Т, включали их токсичные аналоги и погибали. Выживали лишь те редкие мутант ы, которые неспособны усваивать Г и Т, то есть были лишены резервного пути. Из потомства этих клеток допол нительно отбирали еще и такие мутанты, которые утратили способность к синтезу собственных иммуногло булинов. Теперь все было готово для получения гибридом, то есть гибридов нормальных пл азмоцитомных клеток (рис. 1).
Мышей интенсивно иммунизировал и определенным материалом — бе лком, бактериальной или клеткой живо тного происхождения. Когда в их крови появлялись ан титела, у них брали селезенку и лимфа тические узлы (места скопления АОК), и из них готовили взвесь клето к.
К ней добавляли в избытке кле тки мутантной плазмоцитомы и п олиэтиленгликоль (ПЭГ). После короткой инкубации, требующейся для слияния клеток , их отмывали от ПЭГа и помещали в среду, содержащую Г, Т и А (ГАТ-среда). Теперь в системе находились ги бриды АОК и АОК, АОК и плазмоцитомы, а также оставшиеся свободными АОК и клетки плазмоцитомы. Из них нужно было отобрать тол ько гибриды АОК и плазмоцитомы . После недолгого (несколько дней) культивирования одиночные АОК, а также гибриды АОК и АОК поги бали, так как нормальные клетки смер тны и быстро погибают в культу ре. Плазмоцитомные клетки и их гиб риды также погибали, так как А блокировал основной путь синтеза предшественников нуклеиновых кислот, а Г и Т их не спасали. Выживали, следовательно, только гибриды АОК и плазмати ческих клеток, так как бессмертие они унасле довали от плазмоцитомы, а резервный путь - от нормальной клетки. Такие гибриды, гибридомы, сохраняли способность синтезир овать и секретировать антитела .
Следующий этап после получения гибридом — клонирование и отб ор нужных клонов. Выжившие в ГАТ клетки рассевал и в специальные пластиковые пл аншеты, содержащие обычно 96 лунок емкостью примерно по 0,2 см3. В каждую лунку помещали в сред нем по 10 гибридомных клеток, которые культивировали в прис утствии "кормящих" клеток, не имеющих отношения к гибридо мам, но способствующих их росту. После нескольких дней культиви рования содержимое каждой лун ки проверяли на присутствие ан тител нужной специфичности. Для этого использовали микроме тоды выявления антител к соот ветствующему антигену. Клетки из лунок, содержащих нужные антитела, клонировали, то есть повторно рассевали по таким же лункам, но из расчета 1 клетка на лунку, вновь культивировали и проверя ли на присутствие нужных антит ел. Процедуру повторяли 1-2 раза. Таким образом, отбирали клоны, продуцирующие антитела только одной нужной специфичности, то есть моноклональные анти тела. Полученные клоны можно замороз ить при -70°С и хранить до того, пока они не потребуются. Их можно культивировать и нака пливать антитела в культуральн ой среде, а можно привить мышам (так как гибридомы - это опухолевые клетки), где они будут расти и накаплив ать колоссальные количества м оноклональных антител. От одной мышки можно получить антител не меньше, чем от кролика. Эти антитела не содержат посто ронних антител и настолько одн ородны физико-химически, что могут рассматриваться как чистые химические реактивы.
Рис. 2. Иммунофлуоресцентное окрашиван ие клетки соединительной ткани (фибробласта) моноклональным антителом к туб улину - белку микротрубочек, образующих скелет клетки.
Области применения моноклональ ных антител:
идентификация субпопуляций лим фоцитов человека
установление функций молекул клеточной поверхности
определение группы крови - диагностика опухолей
Современная иммунология , ее достижения и перспективы
Реферат по микробиологии и иммунологии
Достижения современных микробиологии и иммунологии
Реферат : Иммунология как наука
Достижения современных микробиологии и иммунологии
Сочинение Описание На Тему Мой Лучший Друг
Гост Оформление Списка Литературы 2021 Для Диссертации
Сочинение Рассмотрите Картину И Тихого
Реферат На Тему Формирование Навыка
Виктор Астафьев Собрание Сочинений Купить