هر آنچه که باید در مورد تولید آنتی بادی بدانید

به گزارش خبرنگار «نبض فناوری»یک همکاری از محققان به رهبری دانشگاه UCLA و موسسه تحقیقات کودکان سیاتل، دانش جدیدی در مورد ژن های مسئول تولید و آزادسازی ایمونوگلوبولین G، رایج ترین نوع آنتی بادی در بدن انسان به دست آورده است. این مطالعه که در مجله Nature Communications منتشر شده، پتانسیل پیشرفت ساخت درمان‌های مبتنی بر آنتی‌بادی را برای بیماری‌هایی مانند سرطان و آرتریت و همچنین توسعه درمآن‌های پزشکی مبتنی بر تولید آنتی‌بادی‌ها دارد.

پلاسما سل

آنتی بادی‌ها گروهی از پروتئین‌ها هستند که برای سیستم ایمنی بسیار مهم هستند. ایمونوگلوبولین G یا IgG، خاطرات عفونت‌های گذشته را ذخیره می‌کند و میکروب‌های خطرناکی را که باید توسط سلول‌های ایمنی از بین بروند، علامت گذاری می‌کند. IgG مادران نیز برای دفاع ایمنی نوزادان حیاتی است. دانشمندان دهه‌هاست که می‌دانند جمعیتی از گلبول‌های سفید خون، به نام سلول‌های B پلاسما، IgG می‌سازند. سلول های B پلاسما بسیار کارآمد هستند و در هر ثانیه بیش از 10000 مولکول IgG تولید می‌کنند. اما مکانیسم‌های مولکولی که سلول‌های پلاسما را قادر می‌سازد تا آنتی‌بادی‌ها را در جریان خون ترشح کنند، هنوز به‌طور کامل شناخته نشده‌اند. به منظور کسب اطلاعات بیشتر در مورد این مکانیسم‌ها، محققان تجزیه و تحلیلی را انجام دادند که پیش از این هرگز انجام نشده بود، آن‌ها هزاران سلول B پلاسمایی منفرد و همچنین ترشحات جداگانه آن‌ها را ثبت کردند و سپس میزان پروتئین‌های آزاد شده هر سلول منفرد را به یک اطلس سلولی از ده‌ها هزار ژن بیان شده توسط همان سلول متصل کردند. برای جمع آوری سلول‌ها و ترشحات آن‌ها، محققان از ظروف هیدروژل میکروسکوپی کاسه‌ای شکل به نام نانوویال‌ها استفاده کردند که در تحقیقات قبلی UCLA ساخته شده بود.

CD59

تجزیه و تحلیل آن‌ها نشان داد که ژن‌های مرتبط با تولید انرژی و حذف پروتئین‌های غیرطبیعی برای ترشح بالای IgG حتی مهم‌تر از ژن‌های حاوی دستورالعمل‌هایی برای ساخت خود آنتی‌بادی هستند. آن‌ها همچنین کشف کردند که وجود CD59، ژنی که قبلاً با ترشح IgG مرتبط نبوده است، نسبت به سایر نشانگرهای ژنتیکی که قبلاً با این نوع سلول مرتبط بودند، پیش‌بینی‌کننده بهتری برای سلول‌های پلاسما با تولید بالا است. دینو دی کارلو، استاد مهندسی و پزشکی آرموند و النا هایراپتیان در دانشکده مهندسی ساموئلی و دانشگاه UCLA و نویسنده همکار در این مطالعه می‌گوید: " این فرآیندها در سلول‌ها مانند یک خط مونتاژ برای ساخت پروتئین‌ها هستند و مکان‌های زیادی وجود دارد که می‌توانید گلوگاه‌ها را ببینید. اشیاء باید به آرامی و هماهنگ در سراسر سلول حرکت کنند. اگر سلولی پروتئین‌های زیادی می‌سازد، و انرژی زیادی مصرف می‌کند به راهی برای اصلاح پروتئین‌های به هم ریخته نیاز دارد." دی کارلو، که همچنین یکی از اعضای مؤسسه نانوسیستم‌های کالیفرنیا در UCLA و مرکز جامع سرطان UCLA Jonsson است، اضافه کرد که این یافته‌ها نه تنها می‌تواند درک بنیادی زیست‌شناسی را ارتقا بخشد، بلکه می‌تواند در زیست‌پزشکی نیز کاربرد داشته باشد.

نانوویال‌ها

به عنوان مثال ، دانستن اینکه کدام ژن‌ها با ترشح بیشتر آنتی بادی مرتبط هستند ، می‌تواند توسط سازندگان دارو برای مهندسی سلول‌هایی که حجم زیادی از آنتی بادی را ترشح می‌کنند، استفاده شود. این دانش همچنین می‌تواند به یک استراتژی نوظهور که سلول‌های مهندسی شده را مستقیما به بدن بیماران معرفی می‌کند، مانند درمان‌های سلولی بالقوه در حال توسعه توسط متخصص ایمونولوژیست دانشگاه واشنگتن، ریچارد جیمز ، یکی از نویسندگان مشترک مقاله، اعمال شود. روش جدیدی که در آن از نانوویال‌ها و یک مجموعه آزمایشگاهی استاندارد در این مطالعه استفاده شد، همچنین فرصت‌های جدیدی را برای درک چگونگی ترجمه دستورالعمل‌های موجود در DNA به رفتار سلول‌ها باز می‌کند. هر نانوویال حاوی مولکول‌هایی است که برای اتصال با پروتئین‌های روی سطح سلول‌هایی که محققان در حال بررسی آن‌ها هستند، طراحی شده است، که این کار نانو را قادر می‌سازد تا یک سلول را در یک زمان جذب کند. هنگامی‌که آن سلول در کاسه نانویی بی حرکت و محافظت می‌شود، ترشحات آن نیز انباشته شده و به آنتی بادی‌های خاصی که برای گرفتن آن‌ها مهندسی شده‌اند، متصل می‌شود. در این مطالعه، محققان ده‌ها هزار سلول پلاسما را به همراه IgG آزاد کردند، در نانوشیشه‌هایی با قطری حدود یک سوم ضخامت یک ورق کاغذ به دام انداختند. سپس نانوویال‌ها از طریق ابزاری برای تجزیه و تحلیل RNA پیام رسان هر سلول یا mRNA اجرا شدند. هر سلول در بدن یک فرد حامل همان طرحی است که در DNA نوشته شده است. بنابراین دانشمندان با نگاه کردن به mRNA که این دستورالعمل‌ها را ترجمه می‌کند، تشخیص می‌دهند که کدام ژن‌ها فعال هستند تا هر سلول بتواند پروتئین‌هایی بسازد که مختص عملکردهایش هستند. دی کارلو گفت: " در هر سلول چندین لایه اطلاعات وجود دارد. ما می‌توانیم لایه نهایی، مقدار پروتئین‌هایی که در واقع ترشح می‌شوند و عملکرد واضحی در سرتاسر بدن دارند، به لایه اساسی‌تر کد ژنتیکی مرتبط کنیم. در حال حاضر هیچ تکنیک دیگری برای انجام این کار وجود ندارد. اکنون که ما این رویکرد را داریم، جالب ترین چیز برای من این است که کدام سوال را بعدا بپرسم." در مطالعات آینده، محققان امیدوارند تمام ژن‌هایی را که بر تولید و ترشح IgG سلول‌های پلاسما تأثیر می‌گذارند، شناسایی کنند.