بهره گیری از آنتی بادی‌های بدن حیوانات برای درمان بیماران

هر چهار ماه یک بار، آرون لوبو، پاتولوژیست معروف، یکی از پنج کوسه‌ای که در آزمایشگاهش در دانشگاه ویسکانسین نگهداری می‌کند را در یک تور می‌اندازد و در کمال دقت واکسنی را به کوسه تزریق می‌کند. این واکسن کوسه را در مقابل سرطان‌های انسانی و شاید برخی بیماری‌های عفونی مثل کووید ۱۹ ایمن می‌کند. چند هفته بعد و پس از آنکه سیستم ایمنی بدن کوسه فعال شد، لوبو، نمونه کوچکی از خون کوسه را جمع‌آوری می‌کند.

در گوشه دیگری از آمریکا، ایمنولوژیستی به نام هید پلو همین فرآیند را برروی آلپاکا (نوعی شتر)، در مزرعه‌ای در ماساچوست غربی، انجام می‌دهد. این متخصصان هر دو به دنبال یک چیز هستند: آنتی‌بادی‌های کوچکی که تنها در بدن حیوانات خاصی ساخته می‌شوند و می‌توانند نقش پررنگی در سلامت انسان ایفا کنند.

اکثر آنتی‌بادی‌ها، به اندازه پروتئین‌ها سنگین هستند، ولی آنتی بادی‌های بدن شترها، کوسه‌ها و گونه‌های مشابه آنها، ساده‌تر و کوچکترند. از زمان کشف این موضوع در اواخر دهه ۱۹۸۰، محققان دریافته‌اند که این آنتی‌بادی‌ها یک نکته جادویی دارند و می‌توانند به بخش‌های پنهان مولکول‌ها چسبیده و به‌صورت عمیق‌تری به بافت‌ها نفوذ کرده و پتانسیل آن‌ها برای درمان بیماری‌ها را افزایش دهند.

لوبو دراین باره گفته: «این آنتی‌بادی‌ها می‌توانند به گوشه‌ها و شکاف‌های کوچکی از پروتئین‌های مختلف که آنتی‌بادی‌های انسانی قادر به دسترسی به آن‌ها نیستند، نفوذ کنند.»

در دهه‌های اخیر، تحقیق در مورد این آنتی‌بادی‌های کوچک افزایش یافته و از آنجا که کار آسانی است، می‌توان با هزینه‌ای کم، حجم بالایی از آن‌ها را تولید کرد.

"هر چهار ماه یک بار، آرون لوبو، پاتولوژیست معروف، یکی از پنج کوسه‌ای که در آزمایشگاهش در دانشگاه ویسکانسین نگهداری می‌کند را در یک تور می‌اندازد و در کمال دقت واکسنی را به کوسه تزریق می‌کند"تمام این ویژگی‌ها سبب می‌شود تا این آنتی‌بادی‌ها گزینه خوبی برای درمان بسیاری از بیماری‌ها، از اختلالات انعقادی گرفته تا کووید ۱۹ باشند و محققان همچنین درحال استفاده از آن‌ها برای تشخیص بیماری‌هایی مثل سرطان و البته به‌عنوان کلید تحقیقاتی مثل نقشه‌برداری از درون سلول‌ها هستند.

لوبو دراین باره گفته: «تحقق این وعده ممکن است سال‌ها طول بکشد، ولی محققان هیجان زیادی دارند و به نظر من این پتانسیل خوبی برای نجات جهان دارد.»

کشف این آنتی‌بادی‌های عجیب
اولین اکتشاف درباره این آنتی‌بادی‌های غیرعادی در سال ۱۹۸۹ و توسط گروهی از دانشجویان دانشگاه فری در بروکسل بلژیک انجام شد.

از آنجا که در آن زمان ریسک انجام آزمایش برروی خون انسان، به‌دلیل احتمال قرار گرفتن در معرض ویروس HIV بالا بود و دانشجویان حاضر به کشتن موش برای انجام این آزمایش‌ها نبودند، استاد دانشگاه، پیشنهاد استفاده از خون یکی از پستانداران بزرگ را ارائه کرد و مقداری از نمونه خون شتر در اختیار شاگردانش قرار داد.

جالب اینجا بود که آنتی‌بادی‌ها در خون شتر در پروتئین‌های زنجیره سنگین یافت شد و نمونه خون تازه شتر دیگری نیز مورد آزمایش قرار گرفت و مشخص شد که شتر‌ها با زنجیره‌های پروتئینی سنگین، آنتی‌بادی تولید می‌کنند.

طبق گفته یکی از محققان، آنتی‌بادی‌های شتر را نیز مثل آنتی‌بادی انسان‌ها و یا موش‌ها، می‌توان به قطعات کوچکتر و موثرتر قسمت کرد. این قطعات که دامنه‌های متغیر نامیده می‌شوند، هدف تجاری هر آنتی‌بادی‌ای هستند و می‌توانند مثل حسگر آنتی‌بادی به بخش‌هایی از پاتوژن‌ها یا سموم و هرماده‌ای که به‌عنوان تهدید احتمالی تشخیص داده می‌شود، بچسبند.

در آنتی‌بادی‌های طبیعی که مثلا بدن شتر نیز آن‌ها را تولید می‌کند، این دامنه متغیر به‌صورت جفت ظاهر می‌شود؛ یکی از زنجیره سنگین و دیگری از زنجیره‌ای سبک؛ اما دامنه متغیر زنجیره سنگین، تک‌قلو است.

چند سال بعد محققان دیگری گزارش کردند که بد کوسه‌ها هم آنتی‌بادی‌هایی با زنجیره‌های سنگین می‌سازد.

مزایای آنتی‌بادی‌های کوچک
دانشمندان نکات زیادی در مورد مزایای این آنتی‌بادی‌های کوچک آموخته‌اند که برخی از آن‌ها بسیار کاربردی است: برخلاف آنتی‌بادی‌های بزرگ، این قطعات ریز آنتی‌بادی در دمای اتاق هم پایدار هستند و نیازی به نگهداری از آن‌ها در فریزر یا حمل و نقل در دمای پایین نیست. آنتی‌بادی‌های کوچک کوسه حتی در صورت جوشاندن نیز تغییری در عملکردشان ایجاد نخواهد شد. این درحالی است که آنتی‌بادی‌های بزرگ پستانداران، باید در دمای پائینی نگهداری شوند که اقدامی پیچیده و پرهزینه خواهد بود؛ ولی آنتی‌بادی‌های کوچک را می‌توان با بهره‌گیری از باکتری، در حجمی بزرگ تولید کرده و در زمان و هزینه صرفه‌جویی زیادی داشت.

این آنتی‌بادی‌های کوچک، به‌درستی و به‌صورت خودکار سرهم می‌شوند و شکل درست خود را حفظ می‌کنند و جایگزین امیدوارکننده‌ای برای آنتی‌بادی‌های بزرگ هستند که قطعات بیشتری دارند و ممکن است به اشتباه تغییر حالت دهند. همین تغییر حالت ممکن است توسط سیستم ایمنی به‌عنوان یک مولکول غریبه تشخیص داده شده و باعث ایجاد یک واکنش منفی ایمنی در بدن شود که عواقبی جدی را برای سلامت فرد به همراه خواهد داشت.

اما ویژگی برجسته آنتی‌بادی‌های کوچک، تطبیق‌پذیری آنهاست که به‌راحتی می‌توانند شکل‌های مختلفی را بپذیرند و وارد نقاط تنگ چه در بافت بدن یا چه در قسمت‌های کوچک مولکول‌ها شوند.

آنتی‌بادی‌های ضد سرطان
تحقیقات درباره این آنتی‌بادی‌های کوچک غیرعادی حالا به ثمر نشسته و در سال ۲۰۱۹، اولین آنتی‌بادی کوچک برای درمان‌های پزشکی به نام کابلیوی (Cablivi) از موسسه غذا و داروی آمریکا مجوز دریافت کرد.

این آنتی‌بادی یک اختلال نادر خونی که منجر به لخته شدن خون در رگ‌های کوچک می‌شود را درمان می‌کند و در این درمان از اجسام نانو برای اتصال به پروتئین موجود در پلاکت‌ها استفاده می‌شود که مانع از چسبیدن آن‌ها به یکدیگر خواهد شد.

آنتی‌بادی‌های کوچک، می‌توانند تبدیل به ابراز ارزشمندی برای درمان سرطان شوند؛ آنتی‌بادی‌های بزرگ در حال حاضر در ایمونوتراپی برای درمان برخی سرطان‌ها استفاده می‌شوند و در برخی موارد، آنتی‌بادی سلول‌های سرطانی را علامت‌گذاری کرده تا سلول‌های سیستم ایمنی بدن بتوانند سلول‌های سرطانی را تشخیص داده و آن‌ها را از بین ببرند. در برخی موارد دیگر نیز ممکن است سلول‌های ایمنی را به سلول‌های سرطانی نزدیک کرده تا بدن بتواند بهتر با سرطان مبارزه کند.

این آنتی‌بادی‌های کوچک هم می‌توانند همین کار را انجام دهند و در عین حال به شیوه‌های دیگری مثل هدف قراردادن پروتئین‌ها برای کاهش رشد تومور‌ها یا مسدود کردن رگ‌های خونی از تغذیه تومورها، مورد استفاده قرار بگیرند. آنتی‌بادی‌های کوچکتر احتمالا کمتر از آنتی‌بادی‌های ایمونوتراپی، پاسخ ایمنی منفی ایجاد می‌کنند که این منجر به بهبود چشمگیر درمان خواهد شد.

در عین حال این آنتی‌بادی‌های کوچک به پزشکان کمک می‌کند تا سرطان‌ها را سریع‌تر تشخیص داده و سلول‌های بیمار را با دقت بیشتری شناسایی کنند. آن‌ها با چسباندن مولکول‌های ردیاب رادیواکتیو به آنتی‌بادی‌های مشخصی، سلول‌های سرطانی را دنبال می‌کنند.

غلبه بر ویروس‌ها
دانشمندان با بهره‌گیری از آنتی‌بادی‌های کوچک برای مبارزه با بیماری‌های عفونی از جمله کووید ۱۹ بهره می‌برند. وای هونگ تام، محقق بیماری‌های عفونی در دانشگاه ملبورن در تلاش است تا نانو اجسامی تولید کند که به بخشی از اسپایک پروتئین SARS-CoV-۲ چسبیده تا از ورود ویروس به سلول‌های بدن جلوگیری کنند.

آنتی‌بادی‌های کوچک ممکن است از طریق تکنولوژی mRNA حمل شده تا آنتی‌بادی‌ها در داخل سلول‌های بدن افراد سرهم شوند.

"این واکسن کوسه را در مقابل سرطان‌های انسانی و شاید برخی بیماری‌های عفونی مثل کووید ۱۹ ایمن می‌کند"تزریق واکسن ممکن است بتواند علیه دیگر بیماری‌های عفونی و مقابله با سمومی مثل بوتولیسم و یا حتی دارو‌های درمانی برای سرطان یا سایر بیماری‌ها نیز به کار بیاید.

با مصرف یک قرص ساده می‌توان این آنتی‌بادی‌های کوچک را مستقیما به روده رساند تا بخش زیادی از پاتوژن‌ها از جمله روتاویروس که از طریق دستگاه گوارش وارد بدن می‌شوند را مسدود کرد. محققان حالا در حال توسعه رویکرد‌های جدیدی مثل ایجاد نانوبادی‌های مصنوعی و توسعه موش‌هایی با سیستم ایمنی شتر برای تحقیقاتشان هستند.

چرا فقط شتر و کوسه؟
دانشمندان هنوز نمی‌دانند که چرا فقط شتر‌ها و ماهی‌های غضروفی مثل کوسه، تنها حیواناتی هستند که آنتی‌بادی‌هایی با زنجیره سنگین می‌سازند. کوسه‌ها قدیمی‌ترین موجودات زنده‌ای هستند که آنتی‌بادی بخشی از سیستم ایمنی بدنشان را تشکیل می‌دهد و آنتی‌بادی‌هایشان به‌مراتب پایدارتر از آنتی‌بادی شترهاست. دانشمندان حدس می‌زنند که کوسه‌ها به دلیل غلظت بالای اوره در خونشان، به این آنتی‌بادی‌ها متکی هستند.

کوسه‌ها ۳۵۰ میلیون سال قبل از شتر‌ها تکامل یافته‌اند؛ هرچند که زنجیره‌های سنگین آنتی‌بادی در بدن شتر‌ها نیز نسبتا قدیمی هستند و در شتر‌های جهان قدیم و شتر‌های نسل جدید (مثل لاما‌ها و آلپاکاها) نیز یافت می‌شوند که این حکایت از آن دارد که آنتی‌بادی‌ها در اوایل دوران تکامل شتر‌ها در بدنشان توسعه یافته‌اند.

زنجیره‌های سنگین آنتی‌بادی در بدن کوسه‌ها احتمالا قدیمی‌ترین مولکول‌های ایمنی هستند که هنوز وجود دارند، ولی به نظر می‌رسد که آنچه در آینده شاهدش خواهیم بود بسیار هیجان انگیز خواهد بود.

منبع:popsci