Adobe Systems GENOVÉ TECHNOLOGIE – Technologie v imunologii 1 GENOVÉ TECHNOLOGIE Technologie v imunologii protilátky (struktura, funkce), cílený návrh protilátek, monoklonální protilátky, ELISA, vakcíny (tvorba a výroba, identifikace potenciálních nových antigenů, DNA vakcíny) Adobe Systems GENOVÉ TECHNOLOGIE – Technologie v imunologii 2 Úvod ̶Okolní prostředí je plné infekčních mikroorganismů a virů ̶Ochrana organismu pomocí buněk imunitního systému ̶Antigeny – většinou proteiny na povrchu mikroorganismů = aktivace imunitní reakce ̶Protilátky – rozeznávají a váží se na antigeny = produkovány B-buňkami adaptivního imunitního systému ̶Protilátky většinou sekretovány do lymfy, některé se váží na povrch = B-cell receptory ̶Masivní produkce B-buněk produkujících protilátku rozeznávající daný antigen ̶Imunitní systém zaznamenává všechny úspěšně použité protilátky= rychlejší a masivnější odpověď ̶ Adobe Systems GENOVÉ TECHNOLOGIE – Technologie v imunologii 3 Úvod Adobe Systems GENOVÉ TECHNOLOGIE – Technologie v imunologii 4 Antigen, protilátka, epitop ̶Antigen – cizorodá molekula aktivující imunitní systém ̶Nejsilnější imunitní reakce = glykoproteiny a lipoproteiny ̶Velmi často slouží jako antigeny také polysacharidy obsažené na povrchu mikroorganismů ̶Jako antigen může rovněž sloužit DNA ̶Živočišný imunitní systém je založen na specifické (získané) imunitě dělící se na: - humorální imunitu (zprostředkována imunoglobuliny) - buněčnou imunitu (T – lymfocyty = TH a TC) ̶Protilátka = vazba na celé proteiny ̶T-lymfocyty = vazba na fragmenty proteinů ̶Epitop – oblast proteinu rozpoznávaná protilátkou C:\Users\zameer\Desktop\Clark\PPT Creation\eps - 800x800\\f06-03.jpg C:\Users\zameer\Desktop\Clark\PPT Creation\eps - 800x800\\f06-04.jpg Adobe Systems GENOVÉ TECHNOLOGIE – Technologie v imunologii 5 T-lymfocyty ̶rozpoznávají pouze antigeny exprimované na povrchu ostatních buněk, převážně makrofágů, buněk infikovaných viry nebo B-lymfocyty ̶T-lymfocyty rozpoznávají tyto buňky skrze receptorové proteiny třídy I a II hlavních histo-kompatibilních komplexů (MHCs) ̶Třída I aktivuje TH buňky a třída II aktivuje TC buňky ̶MHC receptory jsou kódovány rodinou genů specifických pro každého jedince ̶MHC receptory nazýváme také hlavní histokompatibilní systémový komplex HLA ̶ ̶ Adobe Systems GENOVÉ TECHNOLOGIE – Technologie v imunologii 6 T-lymfocyty Pin on Science Education Adobe Systems GENOVÉ TECHNOLOGIE – Technologie v imunologii 7 Struktura a funkce imunoglobulinů Antibody Structure and Properties ̶Protilátky děleny do 5 základních tříd ̶Nejabundantnější jsou IgG v séru ̶Pouze IgG protilátky prochází přes placentu ̶IgA – sekreční potilátky důležité v potlačování respiračních a gastrointestinálních infekcí ̶IgM – 10 vazných míst = obalení mikroorganismů a stimulace buněk ̶IgE – na povrchu žírných buněk, stimulace alergické odpovědí uvolněním histaminu Adobe Systems GENOVÉ TECHNOLOGIE – Technologie v imunologii 8 Struktura a funkce imunoglobulinů ̶IgG protilátka se skládá ze dvou lehkých a dvou těžkých řetězců ̶Lehké řetězce kódovány jedním ze dvou genových lokusů k nebo l ̶Každý z lehkých a těžkých řetězců se skládá z jedné až čtyřech konstantních oblastí a jedné variabilní ̶Variabilní oblasti tvoří tzv. paratop – vazba antigen ̶Máme miliony různých variabilních oblastí ̶V Pantové oblasti lze protilátky rozdělit chemicky (papainem) na Fc a dva Fab fragmenty C:\Users\zameer\Desktop\Clark\PPT Creation\eps - 800x800\\f06-06.jpg C:\Users\zameer\Desktop\Clark\PPT Creation\eps - 800x800\\f06-08.jpg Adobe Systems GENOVÉ TECHNOLOGIE – Technologie v imunologii 9 Diverzita protilátek ̶Existuje téměř nekonečný počet antigenů = je třeba i téměř nekonečný počet protilátek ̶Genetický problém týkající se počtu genů kódujících jednotlivé protilátky ̶Celý lidský genom by kódoval jen několik miliónů protilátek ̶Imunitní systém generuje velké množství sekvencí z relativně malého počtu genů v procesu V(D)J rekombinace ̶Imunitní systém skládá geny pro protilátky ze sbírek krátkých DNA segmentů ̶V(D)J rekombinace probíhá v kostní dřeni během vývoje B-buněk a je iniciována proteiny RAG1 a RAG2 s následnou NHEJ C:\Users\zameer\Desktop\Clark\PPT Creation\eps - 800x800\\f06-05.jpg Adobe Systems GENOVÉ TECHNOLOGIE – Technologie v imunologii 10 V(D)J rekombinace C:\Users\zameer\Desktop\Clark\PPT Creation\eps - 800x800\\f06-07.jpg Smith et al. 2019 V(D)J recombination of the heavy chain immunoglobulin (IgH) from germ... | Download Scientific Diagram Backhaus et al. 2018 Chr. 2 Chr. 14 Adobe Systems GENOVÉ TECHNOLOGIE – Technologie v imunologii 11 Monoklonální protilátky ̶Protilátky nachází široké klinické využití ̶Potřeba jedné specifické protilátky proti antigenu ̶Jeden antigen má mnoho epitopů = polyklonální protilátky ̶Polyklonální protilátky = směs protilátek s různou mírou specifity a vaznosti ̶Monoklonální protilátka = jedna konkrétní protilátka z jedné B-buňky ̶Životaschopnost B-buněk mimo organismus je velmi nízká = fúze s myelomovými buňkami ̶Vzniklou buňku nazýváme hybridom = navždy živá buňka produkující cílenou protilátku C:\Users\zameer\Desktop\Clark\PPT Creation\eps - 800x800\\f06-09.jpg Adobe Systems GENOVÉ TECHNOLOGIE – Technologie v imunologii 12 Využití protilátek C:\Users\zameer\Desktop\Clark\PPT Creation\eps - 800x800\\f06-16.jpg C:\Users\zameer\Desktop\Clark\PPT Creation\eps - 800x800\\f06-17.jpg C:\Users\zameer\Desktop\Clark\PPT Creation\eps - 800x800\\f06-19.jpg ELISA Rychlé testy FACS (Fluorescence-activated cell sorting) Adobe Systems GENOVÉ TECHNOLOGIE – Technologie v imunologii 13 “Polidštění“ monoklonálních protilátek ̶Lidský imunitní systém rozpoznává myší protilátky ̶Několik řešení: - Nahrazení C-oblasti lidskou variantou protilátky - Nahrazení V-oblastí nezahrnutých v rozpoznání antigenu lidskou variantou - Complementarity Determining Region (CDR) – hypervariabilní oblast rozpoznávající Ag C:\Users\zameer\Desktop\Clark\PPT Creation\eps - 800x800\\f06-10.jpg The FDA approved anti-RTK monoclonal antibodies for the treatment of... | Download Table Adobe Systems GENOVÉ TECHNOLOGIE – Technologie v imunologii 14 Herceptin a Casirivimab C:\Users\zameer\Desktop\Clark\PPT Creation\eps - 800x800\\f06-11.jpg ̶Monoklonální protilátka rozpoznává receptor HER2 (epidermal growth factor receptor type 2) ̶U pacientek s rakovinou prsu je nadprodukce HER2 spojená s rezistencí k chemoterapii ̶Vazba protilátek na receptor brání jeho internalizace = lepší účinnost chemoterapie ̶Casirivimab - monoklonální protilátky rozpoznávající spike protein coronaviru SARS-CoV-2 ASPR's Portfolio of COVID-19 Medical Countermeasures Stop Covid 19 Sign Vector Design Isolated On Transparent, Attention Clipart, Coronavirus, 2019 Ncov Virus PNG and Vector with Transparent Background for Free Download Adobe Systems C:\Users\zameer\Desktop\Clark\PPT Creation\eps - 800x800\\f06-13.jpg GENOVÉ TECHNOLOGIE – Technologie v imunologii 15 Nanobodies ̶Protilátky velbloudů, alpak a lam mají pouze těžký řetězec (heavy-chain antibodies, hcAb) ̶Antigen váže koncová variabilní oblast těžkého řetězce nazývaná VHH (12-15 kDa) ̶Rekombinantní protilátky obsahující pouze tuto část nazýváme nanobodie (Nb) ̶VHH oblast má velmi vysokou afinitu pro antigen ̶Nanobodie dokáží přecházet do mozku ̶ Logo Chromotek Meet the alpacas that are helping researchers who study autism, Alzheimer's and cancer | Vanderbilt News | Vanderbilt University Adobe Systems GENOVÉ TECHNOLOGIE – Technologie v imunologii 16 Vakcíny ̶Imunitní systém si pamatuje cizí antigeny – imunitní paměť ̶Imunitní paměť zprostředkovávají speciální paměťové B-buňky ̶Vakcíny se skládají z odvozených infekčních agens, které již nemohou způsobit onemocnění, ale jsou stále antigenní ̶Vakcíny: - atenuované = stále živé patogeny, které však již neprodukují toxiny nebo proteiny způsobující onemocnění - podjednotkové = efektivní pouze proti jedné komponentě z patogenu, často nutné použití adjuvans - multivalentní = cílí na několik proteinů z jednoho nebo více virů ̶Nejlepší imunitní odpověď je indukována většinou vakcínami z atenuovaných mikroorganismů ̶ Adobe Systems GENOVÉ TECHNOLOGIE – Technologie v imunologii 17 Vakcíny C:\Users\zameer\Desktop\Clark\PPT Creation\eps - 800x800\\f06-21.jpg C:\Users\zameer\Desktop\Clark\PPT Creation\eps - 800x800\\f06-22.jpg C:\Users\zameer\Desktop\Clark\PPT Creation\eps - 800x800\\f06-23.jpg Atenuované vakcíny Subjednotkové vakcíny Adobe Systems GENOVÉ TECHNOLOGIE – Technologie v imunologii 18 Hledání vhodných antigenů a adjuvans ̶Reverzní vakcinologie = postupné klonování genů patogenu a exprese proteinů používaných pro imunizaci (vakcína pro Neisserie meningitidis séroskupina B) ̶ Adjuvant Composition Vaccines Aluminum One or more of the following: amorphous aluminum hydroxyphosphate sulfate (AAHS), aluminum hydroxide, aluminum phosphate, potassium aluminum sulfate (Alum) Anthrax, DT, DTaP (Daptacel), DTaP (Infanrix), DTaP-IPV (Kinrix), DTaP-IPV (Quadracel), DTaP-HepB-IPV (Pediarix), DTaP –IPV/Hib (Pentacel), Hep A (Havrix), Hep A (Vaqta), Hep B (Engerix-B), Hep B (Recombivax), HepA/Hep B (Twinrix), HIB (PedvaxHIB), HPV (Gardasil 9), Japanese encephalitis (Ixiaro), MenB (Bexsero, Trumenba), Pneumococcal (Prevnar 13), Td (Tenivac), Td (Mass Biologics), Tdap (Adacel), Tdap (Boostrix) AS04 Monophosphoryl lipid A (MPL) + aluminum salt Cervarix MF59 Oil in water emulsion composed of squalene Fluad AS01B Monophosphoryl lipid A (MPL) and QS-21, a natural compound extracted from the Chilean soapbark tree, combined in a liposomal formulation Shingrix CpG 1018 Cytosine phosphoguanine (CpG), a synthetic form of DNA that mimics bacterial and viral genetic material Heplisav-B No adjuvant ActHIB, chickenpox, live zoster (Zostavax), measles, mumps & rubella (MMR), meningococcal (Menactra, Menveo), rotavirus, seasonal influenza (except Fluad), single antigen polio (IPOL), yellow fever Adobe Systems GENOVÉ TECHNOLOGIE – Technologie v imunologii 19 Hledání vhodných antigenů a adjuvans C:\Users\zameer\Desktop\Clark\PPT Creation\eps - 800x800\\f06-26.jpg C:\Users\zameer\Desktop\Clark\PPT Creation\eps - 800x800\\f06-27.jpg C:\Users\zameer\Desktop\Clark\PPT Creation\eps - 800x800\\f06-28.jpg Reverzní vakcinologie Diferenční fluorescenční indukce (DFI) In Vivo indukovaná antigenní technologie (IVIAT) Adobe Systems GENOVÉ TECHNOLOGIE – Technologie v imunologii 20 Adenovirové vakcíny IJMS | Free Full-Text | Cancer Associated Endogenous Retroviruses: Ideal Immune Targets for Adenovirus-Based Immunotherapy | HTML Bermejo et al, 2020 About the Oxford COVID-19 vaccine | Research | University of Oxford https://sputnikvaccine.com/about-vaccine/ Adobe Systems GENOVÉ TECHNOLOGIE – Technologie v imunologii 21 mRNA vakcíny nrd.2017.243-f1.jpg Adobe Systems GENOVÉ TECHNOLOGIE – Technologie v imunologii 22 mRNA vakcíny Vaccines 07 00122 g001 Vaccines 07 00122 g002 Versteeg et al, 2019