Kháng thể đa dòng là gì? Cơ chế và ứng dụng trong y học

Con người và các loài động vật khác có khả năng tạo ra kháng thể đa dòng khi chống lại nhiễm trùng. Kháng thể đa dòng được sử dụng trong nghiên cứu và y học thường có nguồn gốc từ động vật có vú (như thỏ hoặc cừu) hoặc từ những người đã hồi phục sau một số bệnh nhiễm trùng nhất định. Ở bài viết này, Mescells sẽ tập trung tìm hiểu về đặc điểm, cấu trúc, cơ chế hoạt động và ứng dụng của kháng thể đa dòng trong y học.

1. Kháng thể đa dòng là gì?

Kháng thể đa dòng (Polyclonal antibodies – pAbs) là một hỗn hợp phức tạp gồm nhiều kháng thể, thường được sản xuất bởi các dòng tế bào B khác nhau của cùng một động vật.

Trong quá trình đáp ứng miễn dịch tự nhiên, khi một tác nhân lạ xâm nhập cơ thể, kháng nguyên của tác nhân đó sẽ kích hoạt đồng thời nhiều tế bào B. Mỗi tế bào B tạo ra một loại kháng thể riêng, nhắm đến các phần khác nhau của kháng nguyên. Tổng hợp các kháng thể này tạo thành kháng thể đa dòng, giúp hệ miễn dịch nhận diện và trung hòa tác nhân gây bệnh một cách toàn diện hơn.

Kháng thể đa dòng thường có ở thỏ, nhưng cũng có thể được tạo ra ở động vật móng guốc (cừu, dê, ngựa…), động vật gặm nhấm và gà, tùy thuộc vào nhu cầu của các nhà nghiên cứu. Quá trình sản xuất kháng thể đa dòng thường bao gồm việc thu thập máu từ động vật được tiêm chủng, phân lập phần immunoglobulin và tinh chế bằng phương pháp ái lực để loại bỏ các quần thể kháng thể không đặc hiệu.

Sản xuất kháng thể đa dòng từ thỏ

Liệu pháp kháng thể đa dòng có nguồn gốc từ động vật đã được áp dụng thành công và an toàn cho quá liều thuốc như colchicine và digoxin, ngộ độc do độc tố rắn, nhện, sinh vật biển và thực vật, phòng ngừa sau phơi nhiễm với virus dại. Các sản phẩm kháng thể đa dòng có thể được sản xuất với số lượng lớn và tiết kiệm chi phí để đáp ứng nhu cầu dịch bệnh lớn ở châu Á và châu Phi cũng như các đại dịch tiềm tàng trên toàn cầu (theo Rashmi Dixit, 2016).

2. Cấu trúc và đặc điểm của kháng thể đa dòng

Kháng thể đa dòng nổi bật với sự đa dạng phân tử và phạm vi chức năng rộng. Vì chúng được tạo ra từ nhiều dòng tế bào B khác nhau, nên kháng thể đa dòng liên kết với nhiều epitope trên kháng nguyên mục tiêu. Sự liên kết đa epitope này dẫn đến khả năng phản ứng rộng hơn, có thể mang lại lợi thế trong việc phát hiện các protein có cấu trúc phức tạp hoặc có tính động về mặt hình thái.

Các đặc điểm chính của kháng thể đa dòng bao gồm:

• Tính không đồng nhất: Huyết thanh đa dòng chứa một quần thể globulin miễn dịch với ái lực và tính đặc hiệu khác nhau, thường chủ yếu là các isotype IgG nhưng cũng bao gồm IgM, IgA và các loại khác tùy thuộc vào loài vật chủ.
• Đa dạng epitope: Việc nhận diện nhiều yếu tố quyết định kháng nguyên giúp tăng độ nhạy phát hiện và làm cho kháng thể đa dòng ít bị đột biến hoặc thoái hóa protein hơn.
• Đặc điểm ái lực: Các kháng thể thể hiện sự phân bố ái lực liên kết, với một số dòng kháng thể có ái lực cao chiếm ưu thế theo thời gian do quá trình trưởng thành về ái lực.

Những lợi ích cốt lõi của kháng thể đa dòng (pAbs) tập trung vào hai đặc tính vốn có: tính đa dạng về mặt di truyền và sinh lý. Tính đa dạng về mặt di truyền của pAbs cho phép liên kết với nhiều yếu tố quyết định kháng nguyên của mục tiêu. Điều này giúp pAbs nhạy hơn trong một số xét nghiệm nhất định đối với nhiều loại protein, tế bào hoặc sinh vật mục tiêu khác nhau. Tính đa dạng về mặt sinh lý của pAbs cho phép độ ổn định cao hơn khi các tác động từ môi trường có thể gây ra sự bất hoạt, không bền vững hoặc kết tủa của các dạng kháng thể khác. Hai đặc tính này là cơ sở của nhiều ưu điểm mà pAbs mang lại so với các kháng thể đơn dòng (mAb) và kháng thể tái tổ hợp (rAb) tương ứng.

Kháng thể đa dòng gắn với nhiều kháng nguyên khác nhau

Trong môi trường nghiên cứu, đặc tính liên kết đa epitope của kháng thể đa dòng (pAbs) mang lại những lợi ích rõ rệt. Khả năng liên kết không đồng nhất của nhiều epitope và/hoặc kháng nguyên khác nhau bởi pAbs giúp các thuốc thử này có nhiều khả năng liên kết thành công với một kháng nguyên cụ thể trong nhiều điều kiện thử nghiệm và xét nghiệm miễn dịch khác nhau, làm cho các công cụ này phù hợp hơn so với các công cụ tương tự.

3. Cơ chế hoạt động của kháng thể đa dòng

Cơ chế hoạt động của kháng thể đa dòng kết hợp giữa:

• Liên kết đa điểm (Ái lực): Do kháng thể đa điểm nhận diện nhiều epitope, chúng liên kết mạnh mẽ và hiệu quả hơn với kháng nguyên, làm tăng cường độ tương tác tổng thể.
• Độc tính tế bào phụ thuộc kháng thể (ADCC) và thực bào (ADCP): Chúng hoạt động như tín hiệu cho các tế bào miễn dịch tiêu diệt mầm bệnh hoặc tế bào bị nhiễm bệnh.
• Che chắn epitope: Bằng cách liên kết với nhiều vị trí khác nhau trên kháng nguyên, chúng ngăn chặn các vùng chức năng quan trọng, trực tiếp ức chế khả năng hoạt động của mục tiêu.
• Loại bỏ tế bào lympho: Một số loại huyết thanh đa kháng thể (như globulin kháng tế bào tuyến ức) được thiết kế để loại bỏ tế bào T.

Cơ chế hoạt động của pAb đã được chứng minh rõ nhất đối với thymoglobulin, một huyết thanh kháng lympho đa dòng. Bằng cách nhắm mục tiêu vào nhiều epitope, pAb giảm thiểu sự xuất hiện của các biến thể có thể thoát khỏi điều trị (theo Carine Ciron, 2024).

Các cơ chế miễn dịch chính của kháng thể đa dòng

4. Ứng dụng của kháng thể đa dòng trong y học

Kháng thể đa dòng (pAbs) có phạm vi ứng dụng rộng rãi, bao gồm xét nghiệm chẩn đoán cũng như phân tích sinh học định tính và định lượng. Ví dụ, pAbs được sử dụng trong các kỹ thuật miễn dịch huỳnh quang và hóa mô miễn dịch như ELISA kiểu sandwich để phát hiện các dấu ấn khối u và các protein khác cần quan tâm.

Kháng thể đa dòng cũng được sử dụng cho mục đích trung gian hoặc điều hòa, chẳng hạn như trong liệu pháp miễn dịch, truyền tín hiệu chủ động hoặc các hoạt động trung hòa. Một ví dụ về điều này là việc sử dụng pAbs trong điều trị ngộ độc digoxin bằng kháng thể Fab miễn dịch (Immune Fab) để ngăn chặn tử vong.

Các kháng thể đa dòng như globulin miễn dịch Rho (D) được tiêm cho các bà mẹ có nhóm máu Rh âm tính để ngăn ngừa bệnh tan máu ở trẻ sơ sinh. Rho (D) được sản xuất từ ​​một lượng huyết tương thu thập từ những người hiến máu Rh âm tính có kháng thể chống lại kháng nguyên D (có trên hồng cầu).

Kháng thể đa dòng cũng được ứng dụng trong phân tích mô bệnh học sử dụng phương pháp nhuộm miễn dịch peroxide. Ngoài những ứng dụng này, pAbs còn được sử dụng trong phương pháp tinh chế ái lực miễn dịch để tinh chế hoặc làm giàu kháng nguyên.

Ứng dụng của kháng thể đa dòng trong điều trị ung thư

Kháng thể đa dòng (pAbs) mang lại những kết quả vượt trội khi ứng dụng trong chẩn đoán và điều trị nhờ khả năng liên kết với nhiều epitope, dẫn đến tương tác có ái lực cao, giảm nguy cơ xuất hiện các biến thể thoát kháng nguyên và tăng cường hoạt hóa chức năng hiệu quả. Không giống như kháng thể đơn dòng (mAbs), pAbs phản ánh tính đa dòng tự nhiên của hệ thống miễn dịch và có thể liên kết với nhiều cấu trúc khác nhau trên mầm bệnh, làm tăng khả năng loại bỏ hiệu quả.

Trong các xét nghiệm chẩn đoán như đo độ đục và đo tán xạ ánh sáng, pAbs được ưu tiên sử dụng vì khả năng tạo phức hợp miễn dịch với các kháng nguyên protein đơn phân bằng cách nhận diện các epitope khác nhau. Ngoài ra, pAbs cho phép phát hiện đồng thời cả protein tế bào chủ có nồng độ thấp và cao, cũng như các protein có tính sinh miễn dịch, cung cấp giải pháp hiệu quả cho việc phát hiện tạp chất trong các sản phẩm sinh học.

Kháng thể đa dòng (pAbs) có tiềm năng đầy hứa hẹn trong chẩn đoán và điều trị nhiều bệnh lý, với sự thúc đẩy của các tiến bộ trong công nghệ tái tổ hợp, trí tuệ nhân tạo (AI) và các mô hình chuyển gen. Khả năng nhắm mục tiêu đa epitope của chúng mang lại hiệu quả vượt trội trong việc trung hòa các loại virus, độc tố và tế bào ung thư đang phát triển so với kháng thể đơn dòng. Việc sử dụng kháng thể đa dòng trong các xét nghiệm khác nhau không chỉ tạo ra năng suất cao mà còn có thể được sử dụng để phát triển các kháng thể đặc hiệu cho các sản phẩm gen của con người, đồng thời các kháng thể này cũng có thể tái tạo được.