Инбредные животные в иммунологии реферат

Обновлено: 05.07.2024

Лабораторные животные используются для воспроизведения инфекционного, аутоиммунного, иммунодефицитного или опухолевого процесса, а также для изучения иммунного ответа при перечисленных состояниях.

По мере развития иммунологии для решения новых задач разрабатывались специализированные технологии получения лабораторных животных с заданными качествами. Эти технологии позволили сократить численность животных, участвующих в эксперименте, а также – избежать артефактов и влияния неспецифических факторов на моделируемый процесс.

Среди новых технологий нужно отметить:

1. Получение инбредных линий животных.

2. Получение нокаутных по определенному гену животных.

3. Получение трансгенных животных.

4. Разработка гибридомной технологии.

Характеристика основных линий лабораторных животных

Инбредные линии животных

Трансгенные животные

Животные, нокаутные по определенному гену

Получение линий животных

Чистые инбредные линии животных получаются путем последовательного близкородственного скрещивания животных (по схеме: брат-сестра, 6 – 8 последовательных скрещиваний). Основная характеристика такой линии состоит в том, что все ее особи гомозиготны и неотличимы в генетическом отношении друг от друга, как однояйцевые близнецы

Это метод получения клеток или целых организмов (мышей), в которых целенаправленно разрушен определенный ген

Цели получения

Дополнение трансгена тканеспецефическими и /или индуцибельными промоторами позволяет манипулировать экспрессией трансгена по усмотрению экспериментатора (не во всех клетках, а только, например, в Т-лимфоцитах или только в В-клетках островков Лангенгарнса, не постоянно, а только после введения в организм индуктора)

Линии мышей, отличающиеся выраженным иммунным ответом на корпускулярные антигены - СВА, ВАLB-C; линии животных с низким ответом на корпускулярный антиген - линия С₅₇ВlC; линии животных с высоким риском развития опухолевых процессов - C3H Snell

Гибридомная технология представляет собой один из наиболее часто используемых подходов для иммунобиотехнологических целей.

Тема № 2: Иммунизация и ее возможности при исследовании иммунной системы

Иммунизация лабораторных животных

Иммунизация – введение антигена в организм в искусственных условиях с целью последующей регистрации феноменов клеточного и гуморального иммунного ответа. При введении антигена разными путями есть возможность исследования развития иммунного ответа в различных тканях.

Фундаментальное значение иммунизации заключается в том, что это просто выполняемая модель, которая позволяет исследовать большинство закономерностей иммунного ответа (изучение динамики гуморального и клеточного иммунного ответа). Моделируя дозу, агрегатное состояние, пути введения и схему иммунизации антигена в лабораторных условиях создаются модели арреактивности, гипперреактивности иммунной системы, а также оптимального иммунного ответа.

Иммунизация может проводиться различными способами – антиген вводится:

Подкожно
Внутрикожно
Внутривенно
Внутрибрюшинно
Внутриселезеночно
Интраназально

При введении антигена разными путями есть возможность исследования иммунного ответа различными тканями.

Обзор

Автор

Редактор

Обратите внимание!

Спонсоры конкурса: Лаборатория биотехнологических исследований 3D Bioprinting Solutions и Студия научной графики, анимации и моделирования Visual Science.

Что такое антитела? Это особые молекулы иммунной системы, имеющие гликопротеиновую природу и способные распознавать чужеродные для организма структуры, такие как вирусы, бактерии и другие потенциально вредные агенты, называемые одним словом — антигены [1, 2]. При распознавании антигена антителá передают информацию о нём клеткам иммунной системы — лимфоцитам, — и те в свою очередь уничтожают вредоносный агент. У человека и у всех млекопитающих антитело — это структура, состоящая из двух тяжёлых и двух лёгких цепей. Антитела, обладающие такой структурой, называются классическими. Их тяжёлые и лёгкие цепи, в свою очередь, состоят из вариабельных (V) и константных (C) доменов. Тяжёлые цепи содержат один вариабельный (V_H) и три константных домена (С_H1, С_H2, С_H3), лёгкие цепи — один вариабельный (V_L) и один константный (С_L) домены (рис. 1a). Именно такое строение обеспечивает способность антител узнавать конкретные антигены (это называется вариабельностью антител и осуществляется V-доменами) и взаимодействовать с клетками собственной иммунной системы (эффекторная функция антител; за неё ответственны C-домены).

Рисунок 1. Схема строения классического (a), верблюжьего (б) и акульего (в) антител. a — классический Ig G. Состоит из двух легких цепей и двух тяжелых цепей. C_H1, C_H2, C_H3 — константные домены тяжёлой цепи, С_L — константный домен лёгкой цепи; V_H — вариабельный домен тяжёлой цепи, V_L — вариабельный домен лёгкой цепи. Вариабельные домены образуют антиген-распознающий фрагмент, а константные — эффекторный (связывающийся с лимфоцитами). б — верблюжье антитело, HCAb. C_H2, C_H3 — константные домены. VHH — вариабельный домен. VHH сами по себе образуют наноантитела. в — акулье антитело, Ig-NAR. C1 — C5-NAR — константные домены, V-NAR — вариабельный домен, является функциональным аналогом верблюжьего VHH. Рисунок из [6].

Новое антитело! Откуда? От верблюда! И ещё от акулы

В 1993 году группа бельгийских учёных обнаружила в крови млекопитающих семейства верблюдовых (верблюдов, лам, викуний и альпак) антитела, структура которых заметно отличалась от структуры вышеописанных классических антител [3]. Антитела, присутствующие в крови у этих животных, имеют уникальную структуру — они состоят только из фрагмента одной укороченной тяжелой цепи, а лёгкие цепи у них отсутствуют (рис. 2).

Удивительно, но молекула, аналогичная HCAb, была найдена у акул, и получила она название Ig-NAR (NAR — novel antigen receptor) [6]. Подобно верблюжьим антителам, данный иммуноглобулин также состоит из фрагмента одной укороченной тяжелой цепи. Каждая тяжёлая H-цепь содержит один вариабельный домен (V-NAR) и пять константных доменов (рис. 1в). Домены V-NAR также являются аналогами верблюжьих VHH и проявляют сходные свойства — способны связываться с антигенами как самостоятельная молекула.

Верблюжьи и акульи антитела обладают рядом преимуществ по сравнению с классическими антителами. Их небольшой размер и практически идеальная шаровидная форма обеспечивают доступ к эпитопам (участкам молекулы антигена) необычной формы или к труднодоступным эпитопам. Кроме того, за счёт высокой проницаемости в органы эти антитела способны поступать в плотные ткани, в том числе и в опухоли [7]. По своим размерам и молекулярной массе акульи и верблюжьи антитела похожи на некоторые токсины, например, на яд скорпиона, что позволяет предположить у них схожие профили биологического распределения и, как следствие, эффективную нейтрализацию токсинов [8]. Ещё одной привлекательной особенностью этих антител является их устойчивость к жёстким условиям среды, что обеспечивают их более высокую стабильность по сравнению с классическими антителами.

Было показано, что двухвалентные анти-TNF VHH-антитела являются в 500 раз более эффективными для лечения ревматоидного артрита, нежели аналогичные одновалентные антитела. Проявляемые свойства данного антитела оказались даже сильнее, чем у известных и наиболее эффективных на настоящий момент лекарств против ревматоидного артрита — Инфликсимаба и Адалимумаба [9]. Ещё одно двухвалентное наноантитело, ALX-0081, является перспективным антитромботическим агентом. ALX-0081 связывает фактор Виллебранда — белковый компонент крови, который участвует в её свёртывании на одном из самых ранних этапов. Это антитело успешно прошло первую стадию клинических испытаний, в результате которых было показано, что оно выборочно предотвращает нежелательное тромбообразование в сосудах, минимизируя кровотечения и не мешая нормальному гомеостазу.

VHH и VNAR — идеальные молекулы для построения на их основе очень необычных конструктов, состоящих из двух антител, одно из которых может связываться с чужеродной/злокачественной клеткой, а другое, например, привлекать эффекторные клетки иммунной системы, которые и будут эту самую клетку нейтрализовывать или убивать. Например, уже выделены и охарактеризованы антитела, способные связываться с CD16 — маркерной молекулой клеток иммунной системы — естественных киллеров [10]. Тем самым, соединив их с антителами против, скажем, раковых клеток, можно получить мощное оружие, которое будет целенаправленно уничтожать только раковые клетки, причём силами собственных естественных киллеров организма.

Снесла курочка яичко. Яичко не простое, а. иммунологическое!

Куриные антитела могут использоваться не только в борьбе с вирусными и инфекционными антигенами, но также для блокирования, ингибирования и доставки конкретных реагентов в различные органы при каких-либо патологиях. Также куриные антитела хороши в качестве антитоксинов и/или для пассивной вакцинации. Например, Ig Y против рицина и ботулотоксина (сильнейших ядов) [17] могут нейтрализовывать бактериальные токсины и использоваться для лечения [18]. Такие противоядия на основе куриных антител обладают даже большей биологической активностью по сравнению с антидотами, полученными на основе лошадиной сыворотки [19].

Тридцать три коровы, тридцать три коровы, и большие их антитела!

Рисунок 4. Строение антиген-связывающего участка антитела. Антигенсвязывающий участок состоит из аминокислотных остатков, входящих в состав шести гипервариабельных петель (CDR-петель), расположенных на поверхности вариабельных доменов лёгких и тяжёлых цепей. На рисунке гипервариабельные петли отмечены цветом (L1—3 — CDR-петли, входящие в состав лёгкой цепи в порядке их расположения в последовательности, H1—3 — CDR-петли, входящие в состав тяжёлой цепи). Рисунок из [20].

Пока коровьи антитела изучены слабо. Понятно, что, модифицируя ручку антитела, например присоединяя к ней другую молекулу, можно получить оригинальные конструкты. Проводятся эксперименты по частичной замене ручки биологически активными полипептидами с известными функциями. Уже получены подобного рода гранулоцитарный колониестимулирующий фактор (G-CSF) и эритропоэтин [23, 24]. G-CSF стимулирует рост и дифференцировку гематопоэтических клеток таких линий, как гранулоциты, макрофаги, эозинофилы, а эритропоэтин отвечает за стимуляцию образования эритроцитов. Такие полипептиды, с одной стороны, сохраняют свои естественные функции, а с другой приобретают более длительную устойчивость, которая свойственна классическим антителам. В целом, предполагается что CDR H3, чья ручка по размеру и форме схожа с другими ноттинсами (белковые молекулы, по форме напоминающие узелки), хемокинами, токсинами, ингибиторами протеаз и дефензинами — это будущий перспективный инструмент для распознавания необычных антигенов и их эпитопов.

Рисунок 6. Вот и сказочке конец, а кто слушал — молодец!

Читайте также: