ทำให้แอนติบอดีเป็นกลาง – ฮีโร่ของระบบภูมิคุ้มกัน

โดย Sebastian Fiedler หัวหน้านักวิทยาศาสตร์การประยุกต์ใช้วิทยาศาสตร์ชีวภาพที่ Fluidic Analytics

โรคติดเชื้อ—ปัญหาในอดีตหรือปัจจุบัน?

ยาแผนปัจจุบันได้จัดเตรียมชุดเครื่องมือพิเศษเพื่อป้องกันและรักษาโรคติดเชื้อ ซึ่งเป็นเงื่อนไขที่ใช้ในการทำลายล้างประชากรมนุษย์ด้วยความสม่ำเสมอจนน่ากลัว อย่างไรก็ตาม ในขณะที่โลกกำลังต่อสู้กับการ แพร่ระบาดของ โควิด-19เราได้รับการเตือนอย่างชัดเจนว่าโรคติดเชื้อไม่ได้เป็นเพียงปัญหาในอดีตเท่านั้น

ไม่ใช่แค่โรคระบาดทั่วโลกเช่น COVID-19 เท่านั้นที่หลบเลี่ยงเครื่องมือแพทย์แผนปัจจุบัน ในความเป็นจริงเรากำลังต่อสู้ในสมรภูมินี้ทุกวันและในหลายแนวรบ มนุษย์ยังคงถูกโจมตีอย่างต่อเนื่องจากแบคทีเรียและไวรัส และแม้กระทั่งในยุคปัจจุบัน เชื้อโรคเหล่านี้ยังคงทำให้ผู้คนหลายล้านคนทั่วโลกเสียชีวิตในแต่ละปี

คุณติดโรคได้อย่างไร?

โรคติดเชื้อเกิดจากเชื้อจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรคหลายชนิด ได้แก่ แบคทีเรีย ไวรัส เชื้อรา และปรสิต เชื้อโรคเหล่านี้มักเข้าสู่ร่างกายของเราทางปาก ตา จมูก หรือทางบาดแผล

เมื่อเข้าไปในร่างกายของเราแล้ว จุลินทรีย์เหล่านี้จะใช้ประโยชน์จากสภาพแวดล้อมใหม่ที่เอื้ออำนวยและเริ่มเพิ่มจำนวนอย่างรวดเร็ว กระบวนการนี้สามารถสร้างความเสียหายอย่างรุนแรงและแม้กระทั่งฆ่าเซลล์เจ้าบ้าน ส่งผลให้เกิดอาการของโรคเฉพาะที่มองเห็นได้และมักจะอธิบายได้ดี

โชคดีที่ร่างกายของเราไม่ได้ขาดการป้องกันทั้งหมด เพราะเชื้อโรคกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันเพื่อช่วยต่อสู้กับการติดเชื้อ โชคไม่ดีที่กิจกรรมนี้สามารถสร้างความเสียหายภายในร่างกายได้ การมีไข้ ผื่น การอักเสบ และอาการป่วยไข้ทั่วไปล้วนเป็นสัญญาณบ่งชี้ถึงการตอบสนองของภูมิคุ้มกันที่ทำงานอยู่

โชคดีที่ยาแผนปัจจุบันได้ให้ยาปฏิชีวนะที่ทรงพลังซึ่งมีประสิทธิภาพในการสนับสนุนการตอบสนองของภูมิคุ้มกันของเราเองต่อแบคทีเรียก่อโรคในวงกว้าง อย่างไรก็ตาม การรักษาโรคติดเชื้อไวรัสมีความท้าทายมากกว่าเดิมมาก และการรักษาที่น่าเชื่อถือได้ก้าวข้ามความพยายามที่ดีที่สุดของเราไปแล้ว วิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการต่อสู้กับการติดเชื้อไวรัสยังคงเป็นการป้องกันโดยใช้วัคซีนที่กระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันก่อนการเผชิญหน้าครั้งแรก

จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อไวรัสเข้าสู่ร่างกาย?

เมื่อไวรัสเข้าสู่ร่างกายมนุษย์ ไวรัสจะ "แพร่เชื้อ" อย่างแท้จริง และสร้างสำเนาของตัวมันเองให้ได้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ในการทำเช่นนั้น ไวรัสจะใช้ประโยชน์จากเมแทบอลิซึมของเซลล์เองเพื่อปล่อยสำเนาไวรัสใหม่เข้าสู่ร่างกาย ทำให้เกิดวงจรการติดเชื้อซ้ำแล้วซ้ำอีก เมื่อเซลล์ติดเชื้อ การทำงานตามธรรมชาติของพวกมันจะบกพร่องอย่างมาก และที่แย่กว่านั้นคือ พวกมันมักจะตาย การขาดดุลของเซลล์ทำงานเป็นสาเหตุของความล้มเหลวของเนื้อเยื่อและอวัยวะ บางครั้งถึงขั้นเสียชีวิต

แต่อย่างที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ ระบบภูมิคุ้มกันของเราไม่ได้ปล่อยให้เราป้องกันไวรัสได้ เพื่อป้องกันการแพร่กระจายของไวรัสในปริมาณมากในร่างกายของเรา กลไกที่มีมาแต่กำเนิดหลายอย่างจะปกป้องเราในแต่ละขั้นตอนของการติดเชื้อ

ครั้งแรกที่เราพบไวรัสชนิดใหม่ โดยทั่วไปจะหลีกเลี่ยงการตรวจพบโดยระบบภูมิคุ้มกันและสามารถเข้าสู่เซลล์ที่แข็งแรงได้

ในขั้นตอนนี้ เซลล์ที่ติดเชื้อนี้จะใช้กลไกการป้องกันภายในเพื่อแสดงชิ้นส่วนของไวรัสบนพื้นผิวโดยใช้โปรตีนตัวรับพิเศษ การแสดงชิ้นส่วนของไวรัสจะแจ้งเตือนร่างกายว่าเซลล์นั้นติดเชื้อและกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันเพื่อฆ่าและกำจัดเซลล์ก่อนที่ไวรัสจะแพร่กระจาย

นอกจากนี้ เซลล์ที่ติดเชื้อจะผลิตโมเลกุลที่เรียกว่าอินเตอร์เฟอรอน (Interferons) ซึ่งรบกวนโดยตรงกับกระบวนการจำลองแบบของไวรัสเพื่อทำให้อัตราการสืบพันธุ์ช้าลง อินเตอร์เฟอรอนยังส่งสัญญาณเตือนที่มีประโยชน์ไปยังเซลล์ใกล้เคียงเพื่อแจ้งเตือนพวกเขาถึงภัยคุกคามจากไวรัสที่กำลังเติบโต

แอนติบอดี – การป้องกันที่ดีที่สุดของเรา

อย่างไรก็ตาม การป้องกันไวรัสที่ดีที่สุดคือการหยุดการแพร่ระบาดของไวรัส กลไกภูมิคุ้มกันนี้ไม่ได้เกิดจากตัวเซลล์เอง แต่เกิดจากแอนติบอดีที่สามารถระบุและกำจัดไวรัสก่อนที่จะเริ่มวงจรการติดเชื้อ

ตลอดช่วงชีวิตของเรา ร่างกายของเราผลิตแอนติบอดีที่แตกต่างกันหลายพันชนิด ซึ่งประกอบด้วยการตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน ที่มีแอนติบอดีเป็นสื่อ กลาง แอนติบอดีคือโปรตีนที่ผลิตโดยเซลล์ B ซึ่งเป็นเซลล์เม็ดเลือดชนิดพิเศษ เมื่อผลิตแล้ว แอนติบอดีเหล่านี้จะตรวจตราระบบไหลเวียนเลือดและเนื้อเยื่อของเรา พร้อมที่จะจัดการกับเชื้อโรค

แอนติบอดีมีกลไกหลายอย่างในการป้องกันการติดเชื้อ พวกมันสามารถทำให้ไวรัสเป็นกลางโดยตรงเพื่อห้ามไม่ให้พวกมันเข้าไปในเซลล์เจ้าบ้าน หรือพวกมันสามารถรวมตัวกันรอบๆ ไวรัสเพื่อเพิ่มการมองเห็นไปยังเซลล์ภูมิคุ้มกันอื่นๆ เมื่อจับกับไวรัสแล้ว แอนติบอดียังสามารถแท็กไวรัสสำหรับฟาโกไซต์ ซึ่งจะกินและทำลายเชื้อโรค

เมื่อไวรัสเข้าสู่ร่างกายมนุษย์ ไวรัสจะ "แพร่เชื้อ" อย่างแท้จริง และ
สร้างสำเนาของตัวมันเองให้ได้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

ความสามารถของแอนติบอดีในการจดจำและจับกับเชื้อโรคเริ่มต้นจากโครงสร้างของพวกมัน แอนติบอดีที่ประกอบกันอย่างสมบูรณ์จะมีรูปร่างคล้ายตัวอักษร “Y”

ด้านบนของ "แขน" ทั้งสองของ "Y" คือจุดที่เวทมนตร์เกิดขึ้น ลองนึกภาพแขนเป็นชิ้นส่วนจิ๊กซอว์ที่แตกต่างกันหลายพันชิ้นที่ให้แอนติบอดีแต่ละตัวมีรูปร่างไม่ซ้ำกัน ชิ้นส่วนจิ๊กซอว์แอนติบอดีแต่ละชิ้นมีศักยภาพที่จะพอดีกับแอนติเจนของไวรัสที่เฉพาะเจาะจงในขณะที่เข้ากับตัวอื่นได้ไม่ดี

ยิ่งแอนติบอดีและแอนติเจนเข้ากันได้ดีเท่าใด ความสัมพันธ์ระหว่างกันก็ยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น กล่าวอีกนัยหนึ่ง ยิ่งพวกมันจับกันแข็งแรงมากเท่าใด แอนติบอดีก็จะมีประสิทธิภาพมากขึ้นในการป้องกันการติดเชื้อจากไวรัส

รูปที่ 1: ยิ่งแอนติบอดีและแอนติเจนเข้ากันได้ดีเท่าใด แอนติบอดีก็จะยิ่งจับกันมากขึ้นเท่านั้น แอนติบอดีจะมีประสิทธิภาพมากขึ้นในการป้องกันการติดเชื้อจากไวรัส

แอนติบอดีที่ทำให้เป็นกลางได้รับสถานะซูเปอร์ฮีโร่อย่างไร

ในการติดเชื้อ ไวรัสต้องเข้าสู่เซลล์ที่แข็งแรงก่อน พวกเขาประสบความสำเร็จในการเข้าสู่เซลล์โดยการจับกับโมเลกุลของตัวรับบนพื้นผิวของเซลล์เจ้าบ้าน ตัวอย่างเช่น SARS-CoV-2 ใช้สิ่งที่เรียกว่าสไปค์โปรตีนบนพื้นผิวของมันสำหรับการจับเซลล์เริ่มต้น โปรตีนขัดขวางเหล่านี้พอดีกับรูปร่างของโปรตีนตัวรับ (ตัวรับ ACE-2) ซึ่งมักพบบนพื้นผิวของเซลล์ปอดของมนุษย์ เมื่อสไปค์โปรตีนของไวรัสจับกับตัวรับของเซลล์ปอด ไวรัสจะเข้าไปและเริ่มเพิ่มจำนวน

แอนติบอดีที่ทำให้ไวรัสเป็นกลางได้รับการออกแบบมาเพื่อแทรกแซงเหตุการณ์ที่มีผลผูกพันนี้ เพื่อป้องกันไม่ให้เข้าสู่เซลล์ปอด แอนติบอดีที่เป็นกลางที่มีประสิทธิภาพจะมีรูปร่างคล้ายจิ๊กซอว์ที่เลียนแบบตัวรับ ACE-2 ของเซลล์ปอด ในความเป็นจริง มันสามารถแสดงขนาดที่พอดีกว่าตัวรับ ซึ่งทำให้พื้นผิวของไวรัสถูกปกคลุมด้วยแอนติบอดี สิ่งนี้จะป้องกันไม่ให้ไวรัสเข้าสู่เซลล์ปอด นอกจากนี้ ไวรัสที่ปกคลุมด้วยแอนติบอดีดังกล่าวจะเหนียวมากและดึงดูดซึ่งกันและกันเพื่อสร้างกลุ่มไวรัสขนาดใหญ่ ซึ่งแตกต่างจากไวรัสแต่ละตัวตรงที่เซลล์ภูมิคุ้มกันอื่นจดจำได้ง่ายกว่า

รูปที่ 2: การทำให้แอนติบอดีเป็นกลางจับกับสไปค์โปรตีนบนพื้นผิวของ SARS-CoV-2 และป้องกันไม่ให้ไวรัสจับตัวและเข้าสู่เซลล์โฮสต์ เนื่องจากแอนติบอดีแต่ละตัวสามารถจับกับสไปค์โปรตีนสองตัวจากไวรัสที่แตกต่างกัน การเริ่มสร้างกลุ่มไวรัสที่ฟาโกไซต์สามารถจดจำและทำลายได้ดีกว่า

ถ้าแอนติบอดีมีการป้องกันที่ดีขนาดนั้น แล้วทำไมบางคนถึงป่วยหนักด้วยโควิด-19?

สิ่งนี้ทำให้เกิดคำถามว่าเหตุใดผู้ป่วยบางรายจึงมีอาการเล็กน้อยของ COVID-19 ในขณะที่บางรายมีอาการรุนแรงหรือถึงขั้นเสียชีวิตด้วยโรคอื่นที่เหมือนกัน

สมมติฐานข้อหนึ่งคือการลุกลามและการแสดงออกของโรคขึ้นอยู่กับความสามารถและความแข็งแรงของแอนติบอดีในร่างกายของเราที่จะปกป้องเรา เชื่อกันว่าแอนติบอดีจะเป็นตัวทำให้เป็นกลางที่มีประสิทธิภาพก็ต่อเมื่อมันเข้ากับรูปร่างของสไปค์โปรตีนได้อย่างสมบูรณ์ และด้วยเหตุนี้จึงจับกับไวรัสอย่างแรง (กล่าวคือ จับด้วยความสัมพันธ์ที่สัมพันธ์กันสูง)

หากระบบภูมิคุ้มกันของผู้ป่วยสร้างเพียงแอนติบอดีที่มีสัมพรรคภาพต่ำกว่า (หรือแม้แต่แอนติบอดีที่ไม่ทำให้เป็นกลางซึ่งไม่ได้ปิดกั้นตำแหน่งที่จับตัวรับของสไปค์โปรตีนเลย) การปกป้องเซลล์จะถูกทำลาย แม้ว่าระบบภูมิคุ้มกันอาจพยายามชดเชยด้วยการผลิต เพิ่มปริมาณของแอนติบอดีที่อ่อนแอหรือไม่ทำให้เป็นกลางเหล่านี้

มีการทดสอบที่ประเมินว่าเรามีแอนติบอดีที่ทำให้เป็นกลางหรือไม่?

แม้ว่าการตรวจสอบการมีอยู่ของแอนติบอดีในผู้ป่วย COVID-19 จะตรงไปตรงมาพอสมควรโดยใช้การตรวจทางภูมิคุ้มกันแบบมาตรฐานแต่แบบหยาบ เช่น การทดสอบ ELISA แต่การประเมินความสามารถในการทำให้ไวรัสเป็นกลางของแอนติบอดีในซีรั่มของผู้ป่วยยังคงอาศัยการตรวจวิเคราะห์การทำให้เป็นกลางโดยใช้เซลล์เป็นหลัก แม้ว่าการทดสอบเหล่านี้จะประเมินว่าแอนติบอดีในซีรั่มมีความสามารถในการป้องกันการจำลองแบบของไวรัสหรือไม่ แต่ก็มีข้อเสียที่สำคัญ พวกเขามักจะต้องการวัสดุชีวภาพที่มีชีวิตและกฎระเบียบด้านความปลอดภัยทางชีวภาพที่เข้มงวด และที่สำคัญที่สุดคือพวกเขาทำงานช้า

เนื่องจากพวกมันอาศัยการเติบโตของเซลล์ที่มีชีวิตในวัฒนธรรม การตรวจวิเคราะห์การวางตัวเป็นกลางโดยใช้เซลล์จึงใช้เวลาหลายวันจึงจะเสร็จสมบูรณ์ ในช่วงเวลานี้ การติดเชื้อของผู้ป่วยยังคงพัฒนาต่อไป การรอข้อมูลทางคลินิกเป็นเวลาหลายวันอาจนำไปสู่การแยกตัวจากบุคคลอันเป็นที่รักเป็นเวลาหลายวันและการขาดงานที่ดีที่สุด หรืออาการทรุดหนักจนถึงขั้นเสียชีวิตได้

ข้อจำกัดอีกประการหนึ่งของการทดสอบการทำให้เป็นกลางโดยเซลล์มีผลกระทบอย่างเฉพาะเจาะจงต่อการพัฒนาวัคซีนและการรักษาโดยใช้แอนติบอดี การตรวจวิเคราะห์การวางตัวเป็นกลางตามเซลล์ในปัจจุบันไม่สามารถระบุลักษณะและปริมาณอันตรกิริยาระหว่างแอนติเจนและแอนติบอดีที่จำเพาะได้ แต่ให้การอ่านแบบไบนารีว่ามีแอนติบอดีที่ทำให้เป็นกลางหรือไม่ เนื่องจากผลลัพธ์แบบไบนารีนี้ไม่ได้ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับกลไกการออกฤทธิ์ของวัคซีนและการรักษาโรค จึงอาจพลาดข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับประสิทธิภาพสัมพัทธ์ของวัคซีนหรือการรักษาโดยใช้แอนติบอดี

การตรวจจับและระบุลักษณะแบบไร้ฝอยในเวลาไม่กี่ชั่วโมง ไม่ใช่เป็นวัน!

COVID-19 ที่มีผลกระทบทั้งหมดต่อผู้คน สังคม และชีวิตประจำวัน เป็นเครื่องเตือนใจอย่างชัดเจนว่ามีความจำเป็นเร่งด่วนในการแพทย์แผนปัจจุบันสำหรับการทดสอบที่แจ้งให้ผู้ป่วย แพทย์ และนักวิจัยทราบถึงการมีอยู่และ ที่สำคัญกว่านั้นคือคุณภาพของแอนติบอดีที่ทำให้เป็นกลางในตัวอย่างเลือด

เพื่อตอบสนองความต้องการนี้ เราได้สร้างการทดสอบการทำให้เกิดประสาทอย่างรวดเร็ว ปราศจากเซลล์และไวรัส โดยอิงตามเทคโนโลยีในโซลูชันของเรา และทำให้พร้อมใช้งานบนอุปกรณ์ Fluidity One-W Serum ของเรา การทดสอบวัดปฏิสัมพันธ์ที่จับกันระหว่างตัวรับ ACE-2 และสไปค์โปรตีนของ SARS-CoV-2 ตลอดจนการแทนที่ของสไปค์โปรตีนที่ตามมาเมื่อมีแอนติบอดีที่ทำให้ไวรัสเป็นกลางโดยตรงในซีรั่มของผู้ป่วย ทั้งหมดนี้ทำได้ภายในเวลาไม่กี่วินาที ชั่วโมง. Nanjing Norman Biological Technology Co.,Ltd

รูปที่ 3 การทดสอบในสารละลายของเราช่วยให้สามารถวัดการเคลื่อนตัวของไวรัสอย่างรวดเร็วจากตัวรับ ACE-2 ต่อหน้าแอนติบอดีที่ทำให้เป็นกลาง

เรารู้สึกตื่นเต้นที่วิธีการที่ง่ายและรวดเร็วนี้สามารถสร้างผลกระทบเชิงบวกต่อชีวิตของผู้ป่วย และช่วยให้นักวิจัย แพทย์ และบริษัทชีวเวชภัณฑ์เข้าใจภูมิคุ้มกันในการป้องกันได้ดีขึ้น และพัฒนาตัวเลือกวัคซีนและการรักษาที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นเพื่อต่อสู้กับ COVID-19 (ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการทดสอบนี้ ไม่นาน).

Nanjing Norman Biological Technology Co.,Ltdมุ่งมั่นที่จะนำเสนอโซลูชัน IVD ที่ครอบคลุม ซึ่งครอบคลุมการพัฒนาตนเองและการผลิตวัตถุดิบ น้ำยา อุปกรณ์ต่างๆ รับชุดทดสอบแอนติบอดี COVID-19และ ชุด ทดสอบแอนติเจน เพิ่มเติม จาก https://www.normanbio.com .

นวนิยาย Coronavirus (COVID-19) ชุดทดสอบแอนติบอดีที่ทำให้เป็นกลาง (ทองคำคอลลอยด์)