A Hét 1989/2 (34. évfolyam, 27-52. szám)
1989-10-20 / 43. szám
A MONOKLONÁLIS ELLENANYAGOK ÉS A RÁK Napjainkat a biotechnológia forradalmi fejlődése jellemzi. Az utóbbi években egyre nagyobb hatással van az egészségügy fejlődésére is. A monoklonális ellenanyagok előállítása új utakat nyitott meg a gyógyászat több területén. Már a múlt században megfigyelték, hogy azoknak az embereknek a vérsavója, akik valamilyen fertőző betegségen estek át, olyan ismeretlen anyagokat tartalmaz, amelyek megóvják őket az ismételt fertőzéstől. Közel száz évvel ezelőtt, 1891-ben a német P. Ehrlich ezeket az ismeretlen anyagokat ellenanyagoknak nevezte el. Hosszú ideig csak az ellenanyagok biológiai funkcióját ismerték; szerkezetükről lényegében semmit sem tudtak. Az 1930-as évek elején jelentkeztek az első eredmények, amikor a Nobel-díjas svéd vegyész A. Tiselius és a szlovák származású amerikai £ A. Kábát sikerrel izolálták az ellenanyagokat. Megállapították, hogy az ellenanyagok globulin típusú fehérjék (peptidek). Az ellenanyag-kutatás intenzív fejlődésének kezdetét 1950-től számítják, amikor Ft. Ft. Portemek enzimek segítségével sikerült az ellenanyag-molekulát három részre bontania. G. M. Edelman 1960-ban bebizonyította, hogy az ellenanyagmolekula több peptidláncból (fehérjeláncból) tevődik össze. A szerzett ismeretek alapján Porter kidolgozta az ellenanyagok négy peptidláncból álló modelljét. A modell szerint az alapvető ellenanyagegység két azonos könnyű láncból és két azonos nehéz láncból épül fel, amelyeket diszulfid-hidak tartanak össze. Kémiai szempontból az ellenanyagok a glikoproteinek közé tartoznak. Tehát olyan biopolimérek, amelyek az aminosavakból álló proteinrész mellett cukor összetevőt is tartalmaznak. Porter és Edelman az ellenanyagok szerkezetének feltárásáért 1972-ben orvosi Nobeldíjat kaptak. Az ellenanyagok az immunrendszer alkotórészei. Legfontosabb tulajdonságuk az, hogy felismerik a szervezet számára idegen anyagokat, szorosan hozzákötödnek és ezzel olyan védekező folyamatot kezdeményeznek, amely hatástalanná teszi vagy elpusztítja a káros idegen anyagokat (például vírusokat, baktériumokat, de a saját káros sejteket is). Ezeket az idegen anyagokat, amelyek a szervezetet ellenanyagok termelésére ösztönzik, antigéneknek nevezik. Minden négyláncos ellenanyagegység két azonos antigénkötő helyet hordoz. Olyan szerkezeteket, amelyeket részben a könnyű lánc, részben a nehéz lánc speciális aminosavai alakítanak ki. Az ellenanyagokat az immunrendszer sajátos sejtjei, az ún. B limfociták termelik. Egy adott B limfocita elkülönítésével és tenyésztésével olyan azonos sejtekből álló populációt (kiónt) kapnak, amely csak egy bizonyos ellenanyag (ún. monoklonális ellenanyag) termelésére képes. Ezeknek az ellenanyagoknak az a jellemzőjük, hogy csak egy bizonyos, a termelésüket kiváltó antigént ismerik fel és csak azzal kötődnek. Még a közelmúltban is csak nagyon kis mennyiségben tudtak előállítani monoklonáiis ellenanyagokat, ugyanis laboratóriumban nem tudták szaporítani az ilyen kiónokat, mert az ellenanyag-termelő sejtek (B limfociták) laboratóriumi tápoldatban nem tenyészthetők. A problémát a hibidróma technika kifejlesztésével 1975-ben C. Milstein oldotta meg. Milstein B limfocitákat egyesített rokon eredetű, de rosszindulatú mielóma sejtekkel és ezzel olyan hibidrómákat nyert, amelyek a B sejtekhez hasonlóan egyetlen fajta ellenanyagot termelnek, viszont a mielóma sejtekhez hasonlóan laboratóriumi tápoldatban korlátlanul tenyészthetők. Ez a módszer rövid idő alatt széles alkalmazást nyert és az immunológia mai dinamikus fejlődésének kiinduló pontjává vált. Napjainkban az ellenanyagokat széleskörűen a kutatásban alkalmazzák: segítségükkel tanulmányozzák az ellenanyagok szerkezetét, az antigének és ellenanyagok kölcsönhatását, az immunrendszer működését, stb. A nyolcvanas években ígéretes fejlődésnek indult az ellenanyagok felhasználása a rákkutatás területén. Korunkban a rák a szív és érrendszer megbetegedései mellett a leggyakrabban előforduló halált okozó betegséggé vált. Hazánkban 1960-tól 30 százalékkal nőtt a rosszindulatú daganatok következtében beálló halálozás. 1987-ben 100 ezer lakosra számítva 240-en haltak meg rákban; ez a halálozás mintegy 21 százalékát képezi. A rosszindulatú daganatok a középkorú nők halálának leggyakoribb okozói. Daganatos elváltozásnak olyan tulajdonságok összességét nevezik, amelynek eredményeképpen a szervezet különféle részein fokozottabb ütemben növekvő és rendszerint terjedő hajlamú sejtszaporulatok keletkeznek. A daganatos sejtek három feltűnő vonásban térnek el a normális sejtektől: 1. Megszegik egy adott szövet sejtjeire jellemző szaporodási ütemet; nagy és szűnni nem akaró tempóban osztódnak ott és akkor, ahol és amikor nem kellene. 2. A fölös mennyiségben keletkezett sejtek azonban éretlenek, és nem tudják ellátni azokat a feladatokat, amelyek az adott szövetféleségre hárulnak. 3. A minden szövetre jellemző szerkezeti egységet megbontják, sejtszomszédaiktól gyakran elválnak, a vérárammal a test távoli pontjaira kerülnek és ott újabb daganatokat idéznek elő. A rák kemoterápiás gyógyítása nem hozta meg a várt eredményeket. A ma rendelkezésre álló kemoterápiás anyagok legnagyobb része olyan gyógyszer, amelyet elsősorban gyorsan osztódó sejtek vesznek fel. Ez viszont nagyon gyenge alap a rákos és normális sejtek megkülönböztetésére; az említett szerek a normális sejteket sem kímélik. A daganatos sejteket jó hatásfokkal elpusztító dózis a betegre is végzetes lehet, s még mérsékelt adagoknak is lehet egy sor veszélyes mellékhatásuk. A klinikai gyakorlatban 12 ráktípust kezelnek sikeresen kemoterápiás anyagokkal. Sajnos az említett 12 típus az összesen előforduló daganatos megbetegedéseknek mindössze 10 százalékát képezi. Az olyan általánosan elterjedt daganatos elváltozások, mint a tüdőrák, mellrák, vastagbélrák csak kivételes esetekben befolyásolhatók kemoterápiás anyagokkal. Ennek oka valószínűleg az említett típusok aránylag lassú osztódása és rezisztenciája a kemoterapeutikumokkal szemban. Az élő sejtek felszíni lipidmembránja kémiai szerkezetek tömegét tartalmazza, legtöbbnyire proteineket szénhidrát oldalláncokkal. A daganatos sejt egyik feltűnő megnyilvánulása az, hogy új, a normális sejtben nem tapasztalt antigének jelennek meg a sejt felszínén és ezek a daganatos sejteket megkülönböztetik még ugyanazon szövet normális sejtjeitől is; tehát ezen rákos sejtek ellen fajlagos ellenanyagok készíthetők. A megoldás kézenfekvő: olyan monoklonális ellenanyagot kell előállítani, amely fajlagosan kötődik egy adott ráksejthez, más sejtekhez viszont nem, és az ellenanyagot össze kell kapcsolni valamilyen ráksejtre káros anyaggal, például kemoterápiás szerrel, radioaktiv izotóppal, toxinnal (sejtméreggel). Az ellenanyagtoxin komplex vagy immunokonjugátum nagy hatásfokkal pusztítaná el a ráksejtet, és csak azt. Valójában már századunk elején fölvetette. P. Ehrlich német bakterológus és immunológus, hogy az ellenanyagok segítségével esetleg kémiailag hozzájuk kapcsolt toxikus anyagokat lehetne eljuttatni bizonyos sejtekhez. Napjainkban Ehrlich elképzelése megvalósulni látszik. Az elmúlt évtizedben elért sejtfelszin-immunológiai fejlődés, a monoklonális ellenanyagok megjelenése és széleskörű elterjedése, úgy tűnik, megvalósíthatóvá teszi az ilyen megközelítést. A hagyományos kemoterápiás anyagok hatása nagyban növelhető, ha az elpusztítandó daganatsejt ellen készített monoklonális ellenanyagsejtekhez jut el, mivel az ellenanyagok csak azzal kapcsolódnak. Ennek eredményeképpen csökkenthető az alkalmazott kemoterápiás szerek mennyisége és ezzel csökken az esetleges mellékhatások veszélye is. Számos kemoterapeutikumot kapcsoltak össze monoklonális ellenanyaggal: például methotrexátot, doxorubicint, ara-C-t, mitomycint, cisplantint, 5-fluorouracilt és egyebeket. Sajnos, az eddigi kísérletek nem bizonyították egyértelműen a felsorolt konjugátumok hatékonyságát. Általában a következő problémák merülnek fel: az ellenanyagokhoz kapcsolt szer sejtölö hatása csökken, esetleg teljesen megszűnik, a komplex képtelen behatolni a sejtbe vagy a szervezetben már előzőleg alkotóelemeire bomlik. Az immuno-konjugátumok másik csoportját a radioaktív izotópokkal összekapcsolt ellenanyagok, az ún. radioimmuno-konjugátumok alkotják. A radioaktiv sugárzás hatása a gyorsan osztódó daganatos sejtekre már régóta ismert és a besugárzás a daganatos megbetegedések kezelésének széleskörűen elterjedt módszere. Most a kutatók a radioaktív izotópokat közvetlenül a beteg sejtekbe szeretnék bejuttatni ellenanyagok segítségével. Ez az eljárás egyaránt felhasználható diagnosztikai és terápiás célokra is. A radioaktiv izotópok közül a jód 131 -es és 125-ös, az yttrium 90-es és az indium 111 -es izotópokkal folynak kísérletek. Viszont ennek az eljárásnak is több nehézséggel kell szembenéznie. Az egyik, hogy a jód 131 -es izotópja nagy energiájú gammasugárzást bocsát ki, ami károsíthatja a daganatos sejttömeggel szomszédos szöveteket is. Ráadásul az ellenanyagizotóp-komplexből kiszakadó jód több kárt okozhat az egészséges sejtekben, mint a daganatosakban. A kezdeti nehézségek ellenére a klinikai vizsgálatok egyértelműen azt mutatják, hogy ez a módszer sikeresen alkalmazható lesz. A kutatók a legtöbb reményt monoklonális ellenanyagok és toxikus molekulák összekapcsolásával előállított immunotoxinokhoz fűzik. J. Collier és D. Kapian, a Los Angeles-i Kaliforniai Egyetem munkatársai különböző toxinokat kapcsoltak össze ellenanyagokkal, majd vizsgálták ezek hatását a daganatos sejtekre. Az immunotoxinokkal összefüggő munka zömét a természetben előforduló toxikus fehérjékkel végezték. Ezen toxinok némelyike az ismert legerősebb sejtpusztító anyagok közé tartozik. Ilyen a Corynebacterium diphtheriae, a diftéria kórokozója által kiválasztott diftériatoxin és a ricinusbabban található nein nevű fehérje, amelyek a nem bakteriális sejt fehérjeszintézisének mechanizmusában egy lényeges összetevőt gátolnak. A fehérjetermelésre képtelen sejt el-TUDOMÁNY TECHNIKA pusztul. Ha az ilyen anyagokat fajlagosan a rákos sejtekhez kötődő ellenanyagokkal öszszekapcsolják és a beteg szervezetbe adagolják, az ellenanyagtoxin-komplex kikeresi a beteg sejteket és elpusztítja azokat. Ezek után joggal fölvetődhet a gondolat: a daganatos megbetegedések gyógyíthatósága ellenanyagok felhasználásával a megvalósulás küszöbéhez érkezett. A probléma számos részletkérdése látszik megoldottnak, mégis hatalmas munka áll még a kutatók előtt ezen a területen. Az elv világos: a rendkívüli fajlagossággal rendelkező ellenanyagok a kémiai úton hozzájuk kapcsolt sejtkárosító hatású anyagokat úgy juttatják el az elpusztítandó célsejthez, hogy az egészséges sejteket nem károsítják. Laboratóriumi körülmények között számos kísérleti rendszerben sikerült igazolni, hogy az ilyen ellenanyag-konjugátumok valóban szelektíven a „megcélzott" daganatsejthez kötődnek és azokat el is pusztítják. Ennek ellenére kísérleti állatba adva ez a sejtpusztító hatás gyakran elmarad vagy sok nagyságrenddel alacsonyabb a vártnál. Ennek több oka lehet, például: a daganatsejtek egyik jellegzetes tulajdonsága a változékonyság. Ez azzal járhat, hogy eltűnik a felszínükről a „megcélzott" antigén determináns, amihez az ellenanyagnak kapcsolódnia kellene. További veszély, hogy ezek a determinánsok leszakadva a sejtről és a véráramba kerülve közömbösítik a keringésbe juttatott immunokonjugátumot. Problematikus lehet a konjugátum sejtbe juttatása is. Ezek ellenére, ha a daganatsejtek tömegének legalább 95 százalékát hagyományos, nem fajlagos módszerekkel elpusztították vagy eltávolították, remény van arra, hogy a maradék rosszindulatú sejttömeget valamilyen „irányított, fajlagos konjugátum segítségével ki lehet irtani. A monoklonális ellenanyagok kifejlesztése új fejezetet nyitott a rák elleni harcban. A világon számos laboratórium dolgozik emberi rosszindulatú daganatokkal szembeni monoklonális ellenanyagok elkülönítésén. A céljuk közös: olyan, a betegre veszélytelen „bűvös lövedék" előállítása, amely fajlagosan, nagy hatásfokkal pusztítaná el a ráksejteket. Talán egyszer az immunokonjugátumok válnak a rák elleni harc leghatásosabb fagyverévé. FODOR ERVIN vegyészmérnök, a SZTA virológiái intézetének ösztöndíjasa 16
