Monoklonale Antikörper

Allgemeiner Aufbau und Funktion von Antikörpern

Antikörper sind Eiweißmoleküle, die körperfremde und auch körpereigene Strukturen als Antigene erkennen können. Sie spielen eine große Rolle bei der Immunabwehr gegen Krankheitserreger. Treffen Antikörper auf ein fremdes Antigen so dient dies als Signal um einen Abwehrmechanismus gegen unerwünschte Eindringlinge zu aktivieren.

Antikörper werden in den sogenannten B-Lymphozyten gebildet, welche hochspezialisiert sind und jeweils einen spezifischen Antikörper zur Erkennung eines bestimmten Merkmals synthetisieren. Diese Vielfalt wird möglich durch die Anpassungsfähigkeit/Variabilität des Körpers bei der Antikörperbildung. Aus Einzelbausteinen wird nur der das Antigen erkennende Teil (spezifischer Teil) neu angepasst. Der unspezifische Teil ist für das Andocken an die körpereigenen Abwehrzellen verantwortlich und bleibt weitgehend gleich. Nach dem erstem Kontakt mit einer fremden Struktur, dienen die B-Zellen als eine Art Gedächtnis, welches die Neuproduktion von strukturspezifischen Antikörpern, beim nächsten Bedarf erheblich beschleunigt. Diese Immunreaktion kann man auch bei Impfungen gegen Infektionskrankheiten einsetzen. Durch eine körpereigene Schutzfunktion sind die im Knochenmark gebildeten B-Lymphozyten so „programmiert“, dass sie sich nicht gegen körpereigene Strukturen richten. Allerdings präsentieren Tumorzellen auf ihrer Oberfläche gegenüber körpereigenen Zellen selten so veränderte Antigene, dass die Antikörper darauf reagieren. Wären diese Antikörper noch empfindlicher, würden sie sich auch gegen körpereigenes Gewebe richten, wodurch Patienten unter sog. Autoimmunerkrankungen zu leiden hätten. Ziel der Forschung musste es deshalb sein, einheitliche Antikörper herzustellen, die gezielt auf definierte Angriffspunkte der Tumorzelle reagieren.

Monoklonale Antikörper

Die natürliche Antikörperproduktion verläuft polyklonal, d.h. aus verschiedenen B-Zellen, deren Antikörper auf verschiedene Oberflächenmerkmale der Krankheitserreger reagieren, entsteht jeweils ein Klon der jeweiligen B-Zellen. Zur Herstellung monoklonaler Antikörper benötigt man als Grundlage sog. Hybridome. Diese entstehen, aus der Verschmelzung (Hybridisierung) eines Antikörper produzierenden B-Lymphozyten und einer Krebszelle, einer Myelomzelle (entarteter Lymphozyt). Diese Hybridome haben die Eigenschaft der unbegrenzten Vermehrung, sind fast unbegrenzt lebensfähig (immortalisiert) und bilden große Mengen des Antikörpers, auf den die Lymphozyten "programmiert" waren. Bei der Vermehrung sind alle Antikörper ihrer Zellklone baugleich. Sie werden deshalb monoklonale Antikörper genannt und sind auf ein bestimmtes Strukturmerkmal spezialisiert und binden an ganz bestimmte Oberflächenstrukturen (z.B. von Tumorzellen).

Anwendung monoklonaler Antikörper

Antikörper können mit radioaktiven Substanzen oder fluoreszierenden Stoffen markiert werden. Dadurch ist es möglich deren Ansammlung in bestimmten Tumorgeweben oder ihre Bindung an Substanzen, z.B. aus dem Blut sichtbar zu machen. Werden sie also spezifisch auf ein bestimmtes Oberflächenmerkmal (Gewebe) gerichtet, dienen sie zur Erkennung/Nachweis und Konzentrationsbestimmung der gebundenen Substanzen. Auch die Untersuchung von ganzen Gewebeproben ist mit dieser Methode möglich

Anwendungsgebiete: Krebstherapie und Krebsdiagnostik, Reinigung und Darstellung von Proteinen, Hormonen und Wirkstoffen, sowie zur Zellcharakterisierung, indem diese ausschließlich an die jeweiligen Oberflächen binden. Monoklonale Antikörper bieten also auch enorm ausgeweitete analytische Möglichkeiten für alle naturwissenschaftlichen Fachrichtungen. Sie werden beim Nachweis von Wirkstoffen oder bei der Tumormarker-Diagnostik angewendet. Monoklonale Antikörper erweisen sich auch insofern als nützliche Tumormarker, weil durch sie auch weitere und neue Antigene erfassbar gemacht werden. Anwendung finden sie auch in der mikrobiologischen Diagnostik. Sie ermöglichen eine differentielle Diagnose viraler, bakterieller und parasitärer Infektionskrankheiten, da die Erreger spezifisch durch sie nachgewiesen werden können. Da theoretisch auch der Nachweis der Antigenvariationen auf Influenzavirus-Molekülen mit monoklonalen Antikörpern möglich ist, kommt ihnen auch großes epidemiologisches Interesse zu (nämlich welcher Stamm gerade aktuell ist). Die Zelldiagnostik wurde durch den Einsatz von monoklonalen Antikörpern besonders tiefgreifend verändert. Monoklonale Antikörper finden Anwendung in der Biochemie und in der Biotechnologie, u.a. in der Grundlagenforschung (z.B. bei der Herstellung von Antikörper-Arzneimittel-Konjugaten wie Immuntoxinen). Monoklonale Antikörper bieten einen neuen Zugang zu biologischen Strukturen und sind somit auch ein enorm wichtiges Instrument zur Differenzierung der Zellpopulationen des Immunsystems. Man hofft auf diesem Wege Informationen zu gewinnen, durch die wichtige Rückschlüsse auf Immunreaktionen gezogen werden können. In gleicher Weise wird heute versucht, spezifische Wachstums-, Differenzierungs- und Aktivierungsmarker auf Tumorzellen zu finden und zu charakterisieren, sowie sie funktionell und strukturell besser verstehen zu lernen. Man hofft neue Erkenntnisse über die Entstehung und Ausbreitung von Tumoren zu gewinnen.

Herstellung monoklonaler Antikörper:

Prinzip:

1. Verschmelzung von Myelom-Zellen und Milz-Zellen einer immunisierten Maus mittels Polyethylenglykol
2. Selektionierung:
   
   1. Abtöten der nicht- fusionierten Myelom-Zellen durch HAT. Medium
   2. Absterben lassen der nicht fusionierten Milz-Zellen in 3 Wochen
3. Klonierung: Verdünnung in Lochplatten auf Einzelzellansätze
4. Einzelnachweis der erwünschten Antikörper
5. Massenvermehrung des gewünschten Klons

 

Quellen:

http://www.krebsinformation.de
http://http://www.i-s-b.org/wissen/broschuere/produkt/monoklon.htm
http://www.merck.at
http://www.medizinpartner.at