โมโนโคลนัล แอนติบอดี 

ในปัจจุบันมีการนำความรู้ทางด้านวิทยาภูมิคุ้มกัน (immonology) มาใช้อธิบายการเกิดโรคต่างๆ ได้หลายชนิด มีการประยุกต์เอาความรู้ในสาขานี้ไปใช้ในการวินิจฉัยโรคทางห้อง ปฏิบัติการโดยมีความไวสูงและแม่นยำ รวมทั้งมีการนำเทคนิคทางวิทยาภูมิคุ้มกันใหม่ๆ ไปประยุกต์ใช้ในวิทยาศาสตร์ชีวภาพ (Biological Science) แทบทุกสาขา ในระยะเวลา 10 ปี ที่ผ่านมามีการค้นคิดวิธีการผลิตโมโนโคลนอลแอนติบอดี (monoclonal antibodies, Mabs) ซึ่งถือว่าเป็นประโยชน์อย่างใหญ่หลวงต่อวงการวิทยาศาสตร์ทำให้ผู้ค้นพบคือ George Kohler และ Caesar Milstein ได้รับรางวัลโนเบลในปี ค.ศ. 1984 ในสาขาการแพทย์ด้านวิทยาภูมิคุ้มกัน

ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์พยายามปรับปรุงกรรมวิธีการผลิต Mabs เพื่อนำมาใช้รักษาโรคร้าย คือโรคมะเร็งในมนุษย์ ซึ่งยังไม่มีวิธีการรักษาที่ได้ผล Mabs นั้น ความจริงก็คือ แอนติบอดีหรือ immunoglobulin ที่รู้จักกันทั่วไปนั่นเอง แต่ลักษณะสำคัญของ Mabs ก็คือ Mab แต่ละชนิดจะเป็นกลุ่มของ immunoglobulin ที่มีความเหมือนกัน (homogeneous) เพราะถูกสร้างมาจากเซลล์หรือ clone ชนิดเดียวกันและมีความจำเพาะสูงต่อเพียง antigenic determinant เดียวของโมเลกุลที่เป็นแอนติเจน (antigen; Ag) เซลล์ที่สร้าง Mab นั้น สามารถเพาะเลี้ยงในภาชนะให้เจริญเติมโตแบ่งตัวและหลั่งแอนติบอดีออกมาได้ในอาหารเลี้ยงเซลล์ สามารถเก็บเซลล์นี้แช่แข็งในไนโตรเจนเหลว และนำกลับออกมาเพาะเลี้ยงได้อีกเพื่อให้เซลล์ผลิต Mab ได้อีกในปริมาณและในเวลาที่ต้องการ โดยเป็นชนิดเดิมไม่เปลี่ยนแปลง ซึ่งในอดีตไม่สามารถทำเช่นนี้ได้ การเตรียมแอนติบอดีแบบเดิมจะได้ polyclonal antibody ซึ่งเป็นการยากที่จะให้ได้แอนติบอดีที่มีความจำเพาะสูง และมีคุณสมบัติเหมือนกันทางด้าน affinity, class ของแอนติบอดี, specificity และต้องเตรียม Ag ที่จะใช้ฉีดกระตุ้นสัตว์ทดลองให้มีความบริสุทธิ์สูงมาก

ข้อดีของ MAbs

1. ใช้ Ag น้อยและไม่ต้องบริสุทธิ์มากในการฉีดกระตุ้น โดยในการ immunize หนู mice หรือ หนู rats อาจใช้ Ag ประมาณ 100 micrograms หรือน้อยกว่าก็ได้ โดยที่ Ag นั้นมีความบริสุทธิ์พอประมาณก็ได้ เนื่องจากสามารถเลือกเซลล์ที่มีความจำเพาะต้อง Ag ที่ต้องการได้ในระหว่างการทำ cell cloning

2. มีความเป็นมาตรฐาน (Standardization) สามารถผลิต Mabs ที่มีลักษณะเหมือนกัน (homogeneous) เป็นมาตรฐานซึ่งสามารถแจกจ่ายไปในห้องปฏิบัติการต่างๆ ซึ่งเติมการใช้ polyclonal Ab มักมีปัญหาเนื่องจากคุณสมบัติไม่ค่อยคงที่ในแต่ละครั้งที่ผลิต และเนื่องจากสามารถผลิต Mabs ได้ในปริมาณที่ต้องการไม่จำกัด ดังนั้นความเป็นมาตรฐานของ Mabs จึงมีสูงมาก

3. มีความจำเพาะสูง (High Specificity) Mabs จะเข้าทำปฏิกิริยากับ antgenic determinat เพียงตำแหน่งเดียวบนโมเลกุลของแอนติเจน ดังนั้นจึงมีความจำเพาะสูงมาก สามารถใชัจำแนกสายพันธุ์ของเชื้อจุลินทรีย์หรือศึกษาลักษณะาของโมเลกุลของแอนติเจนได้

4. มี affinity สูง ในวิธีการผลิต Mabs จะสามารถคัดเลือก Mabs ที่มี affinity สูงต่อ Ag ได้ Mabs ที่มี affinity สูงนี้จะสามารถนำไปใช้ได้ในความเจือจางสูง (high dilutions) ทำให้ลดปฏิกิริยารบกวน (background) ในการทดลองลงได้ และสามารถนำไปใช้ในการทำให้ Ag บริสุทธิ์ได้อีกด้วย

5. การเก็บเซลล์ (storage of cells) สามารถเก็บเซลล์ที่สร้าง Mabs ไว้เป็นเวลานานเป็นปีๆ ในไนโตรเจนเหลว และนำกลับมาเลี้ยงเพื่อผลิต Mabs ได้อีกเมื่อต้องการ

ข้อเสียของ Mabs

1. การผลิต การผลิต polyclonal Ab มีกรรมวิธีที่ค่อนข้างง่าย แต่ในการผลิต Mabs ต้องใช้กำลังแรงงาน เวลา และค่าใช้จ่ายแพงกว่าการผลิต polyclonal Ab มาก

2. ความจำเพาะ (specificity) Mabs ที่เตรียมได้ในบางกรณีมีความจำเพาะสูงเกินไปที่จะไปใช้ในการวินิจฉัยโรค

3. ความไวต่อการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของ Ag เนื่องจาก Mabs มี ความจำเพาะสูงมากจึงมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของ Ag ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างที่ Ag เกาะกับพื้นผิว (solid phase) หรือ สภาวะที่ใช้ในการทำการทดลอง

4. คุณสมบัติเปลี่ยนแปลงได้ง่ายระหว่างขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์ เนื่องจาก Mabs ในบางกรณีมีความไวต่อการเปลี่นยแปลงของ pH, ionic strength และปัจจัยอื่นๆ ซึ่ง polyclonal Ab มักมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้น้อยกว่าเนื่องจาก Ab บางกลุ่มยังคงทำงานได้

5. ไม่สามารถปฏิกิริยาบางอย่างได้ Mabs จำนวนมากไม่สามรถทำปฏิกิริยาตกตะกอน (Precipitation) ได้ซึ่งต่างจาก polyclonal Ab หลักในการผลิต monoclonal antibodies

การใช้ประโยชน์ของ Mabs

1. ทางจุลชีววิทยา ได้มีการผลิต Abbs ต่อจุลินทรีย์ต่างๆ หลายชนิดทั้งไวรัส แบคทีเรียคลามัยเดีย หรือพาราสิต และนำมาใช้ประโยชน์ใช้ในการตรวจสอบหาชนิดหรือคุณสมบัติต่างๆ ทางแอนติเจนของจุลินทรีย์ ซึ่งเดิมทำได้ยากหรือทำไม่ได้เลยถ้าใช้ polyclonal antibodies การใช้ Mabs ทำให้สามารถตรวจพบสายพันธุ์ใหม่ของจุลินทรีย์ซึ่งมีความแตกต่างของ antigenic determinat จากสายพันธุ์เดิมได้ง่ายขึ้น เช่น ตรวจหาไวรัสไข้หวัดใหญ่ สายพันธุ์ใหม่ หรือตรวจหา เชื้อวัณโรคทีทำให้เกิดโรค (Mycobacterium tuberculosis) แยกจาก Tubercle baclli อื่นๆ ซึ่งเดิมใช้ polyclonal Ab ไม่ได้ได้ผล มีการผลิต Mabs ต่อเชื้อ Chlamydia ซึ่งทำให้เกิดโรคหนองในเทียมและนำมาใช้ตรวจหาเชื้อ โดยวิธี immunofluorescence อย่างได้ผลดีสำหรับเชื้อพาราสิตมีการผลิต Mabs ต่อเชื้อมาลาเรีย, Schistosome, Toxoplasma, Trypanosome เพื่อนำมาใช้ในการตรวจหาและศึกษาถึงแอนติเจนในระยะต่างๆ ของพาราสิตและใช้ศึกษาการก่อให้เกิดโรค เพื่อนไปพัฒนาการผลิตวัคซีน

2. ทางด้านการวินิจฉัยโรค มีการผลิต Mabs ต่อฮอร์โมน เอ็นไซม์ และ Tumor marker ซึ่งมีระดับต่ำมากในเลือดหรือสิ่งคัดหลั่งเพื่อนำไปใช้เพิ่มประสิทธิภาพในการตรวจวินิจฉัยโดยวิธี immunoassays เช่นวิธี radioimmunoassay, วิธี enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) ตัวอย่างเช่น ใช้ในการตวจหาฮอร์โมน beta-human chorionic gonadotrophin (B-HGG), Thyroxin, estrogen, progesteron ซึ่งบางตัวมีลักษณะโครงสร้างคล้ายคลึงกันมาก สำหรับเอ็นไซม์เช่น CK-MB และ tumor maiker เช่น alpha-feto protein (AFP), carcino embryonic antigen (CEA) เป็นต้น นอกจากนี้ยังมีการผลิต Mabs ต่อผิวของ lymphocyte ชนิดต่างๆ ได้ Mabs ที่สามารถใช้จำแนกชนิดของ lymphocyte ออกเป็นประเภทย่อยต่างๆ มากมายโดยเฉพาะใน T-lymphocyte ทำให้แยกได้เป็น subset ต่างๆ ตัวอย่างเช่น Mabs ที่เรียกว่า OKT (Ortho Kung T-lymphocyte) ซึ่งสามารถมาใช้ช่วยวินิจฉัยโรคหลายชนิดที่มีสัดส่วนของ lymphocytes ชนิดต่างๆ ในปริมาณแตกต่างกัน เช่นในการหาสัดส่วนของ helper/suppressor cell (OKT4/OKT8) สามารถบอกสภาวะการเป็นโรคเอดส์ และยังมี OKT อื่นๆ ที่สามารถนำมาใช้ช่วยวินิจฉัยโรคหลายชนิด เช่นโรงมะเร็งของระบบน้ำเหลือง, โรคภูมิแพ้ โรคภูมิแพ้ตัวเอง (autoimmune) สำหรับโรคมะเร็ง นอกจากใช้ Mabs ในการตรวจหา tumor marker ในซีรั่มแล้ว ยังมีการนำมาใช้หาตำแหน่งของก้อนมะเร็งโดยใช้แอนติบอดีที่ติดฉลากกับมันตภาพรังสี แล้วใช้เครื่อง scan หาตำแหน่งมะเร็ง

3. ทางด้านการรักษา วิธีที่สนใจกันมากในปัจจุบันคือ การใช้ Mabs เป็นตัวพาพวกยา ท๊อกซินหรือกัมมันตภาพรังสีไปสู่เซลล์เป้าหมายที่ต้องการ โดยอาศัยความจำเพาะเจาะจงอย่างสูงของ Mabs ที่มีต่อเซลล์เป้าหมายนั้นซึ่งจะทำให้เกิดการรักษาที่ได้ผลเต็มที่ อาจเรียกสารที่ทำโดยวิธีนี้ว่าเป็น magic bullet หรือ immunotoxin ซึ่งมีการนำมาใช้รักษาโรคที่หายยาก เช่น โรคมะเร็ง

4. ใช้ในด้านการป้องกัน คือนำ Mabs มาช่วยในการแยกให้แอนติเจนบริสุทธิ์โดยใช้วิธีการทาง immunochemistry เพื่อนำแอนติเจนนั้นมาใช้เตรียมวัคซีน หลักการเดียวกันนี้สามารถนำไปใช้ในการทำให้สารบริสุทธิ์ได้ด้วย เช่น ใช้ในการทำให้ interferon บริสุทธิ์