ΝΕΥΡΟΕΠΙΣΤΗΜΗ

Η επανάσταση των αντισωμάτων στην νευροεπιστήμη. 

Η αξιοποίηση των ιδιοτήτων του ανοσοποιητικού συστήματος συνέβαλλε στην ανάπτυξη καινοτόμων επιστημονικών προσεγγίσεων, όπως την ανοσοθεραπεία στον καρκίνο και την καταπολέμηση των ιών. Η τεχνική για παραγωγή μονοκλωνικών αντισώματων αναπτύχθηκε από τους César Milstein και Georges Köhler το 1975. Η χρήση των ανοσοποιητικών κυττάρων, γνωστά ως αντισώματα είναι μια επαναστατική μέθοδος η οποία έχει αποδειχθεί εξαιρετικά χρήσιμο ερευνητικό εργαλείο για τους επιστήμονες.

Τι είναι όμως τα αντισώματα;

Τα αντισώματα είναι πρωτεΐνες σχήματος Υ, τα οποία παίζουν καθοριστικό ρόλο στην δομή του ανοσοποιητικού συστήματος. Εντοπίζουν τους εισβολείς, γνωστά ως αντιγόνα, τα οποία συναντώνται συνήθως στους ιούς, τα βακτήρια αλλά ακόμα και σε συστατικά κύτταρα του ξενιστή. Όταν η παρουσία αντιγόνων γίνει αντιληπτή, τα αντισώματα δεσμεύουν μια περιοχή των αντιγόνων που ονομάζεται επίτοπος ή αντιγονικός καθοριστής. Στις νευροεπιστημονικές έρευνες, τα αντισώματα χρησιμοποιούνται κυρίως ως μια μέθοδος ανίχνευσης συγκεκριμένων τύπων πρωτεϊνών, κυττάρων ή ιστών στον εγκέφαλο. Τα αντισώματα που εστιάζουν στις υπό μελέτη πρωτεΐνες και χρησιμοποιούνται σε αυτά τα πειράματα ονομάζονται αναλύτες.

Χάρη στον συνδυασμό αντισωμάτων και μορίων που επιτρέπουν την εύκολη ανιχνευσιμότητά τους -όπως είναι οι δείκτες φθορισμού- οι αναλύτες μπορούν να οπτικοποιηθούν και να ποσοτικοποιηθούν. Για αυτό αποτελούν ένα σημαντικό ερευνητικό εργαλείο. Η ικανότητα σήμανσης των αντισωμάτων είναι μια ιδανική τεχνική για την οπτικοποίηση του εγκεφάλου και τη διάκριση μεταξύ διαφορετικών κυτταρικών τύπων.

Οι αναλύσεις που χρησιμοποιούν αυτή την ικανότητα των αντισωμάτων ονομάζονται ανοσοαναλύσεις (και ανοσοχημικοί προσδιορισμοί). Οι συνηθέστερες ανοσοαναλύσεις είναι οι:

Ανοσοϊστοχημεία (Immunohistochemistry / IHC), η οποία είναι μια μέθοδος που χρησιμοποιεί τα αντισώματα για να οπτικοποιήσει την παρουσία συγκεκριμένων πρωτεϊνών στους ιστούς. Χάρη σε αυτή την μέθοδο, μονοχρωμικά τμήματα του εγκεφαλικού ιστού μπορούν να αποτυπωθούν με την μορφή πολυχρωμικού φάσματος παρέχοντάς μας πληθώρα βιολογικών πληροφοριών.

Η προετοιμασία των δειγμάτων του εγκεφαλικού ιστού που θα χρησιμοποιηθούν στο IHC γίνεται εκ των προτέρων προκειμένου να επιτευχθεί η μέγιστη δυνατή ανίχνευση σήματος. Αρχικά, το πρωτογενές αντίσωμα επωάζεται με τον ιστό όπου και προσκολλάται σε συγκεκριμένο αντιγόνο του υπο μελέτη αναλύτη. Εν συνεχεία, προστίθεται ένα δευτερεύον αντίσωμα, το οποίο συνδέεται με τη βάση του πρωτογενούς αντισώματος, μια περιοχή που ονομάζεται κρυσταλλώσιμη ή Fc θραύσμα. Με το Fc του πρωτογενές αντισώματος, πολλά δευτερεύοντα αντισώματα μπορούν να συνδεθούν. Η σήμανση ανιχνεύεται μέσω διαφόρων τεχνικών που επιτρέπουν στους ερευνητές να διαπιστώσουν την παρουσία αναλύτη. Η χρήση του δευτερεύοντος αντισώματος φανερώνει ότι η ενίσχυση των σημάτων μπορεί να επιτευχθεί όταν συνδέονται πολλαπλά δευτερεύοντα αντισώματα σε ένα πρωτογενές αντίσωμα. Επιπλέον, το δευτερογενές αντίσωμα δεν χρειάζεται να ταυτίζεται με συγκεκριμένο αντιγόνο - αρκεί οποιοδήποτε αντίσωμα ίδιας ζωικής προέλευσης και ισοτύπου με το κύριο αντίσωμα. Για αυτό θεωρούνται πολύ ευέλικτα εργαλεία.

Το Ανοσοαποτύπωμα (Western blot), είναι μια τεχνική ανίχνευσης που στηρίζεται στον διαχωρισμό των πρωτεϊνών βάσει μεγέθους. Η τεχνική αυτή χρησιμοποιεί τα αντισώματα κατά το τελικό στάδιο, όπου ανιχνεύεται η υπό μελέτη πρωτεΐνη. Ύστερα από την ηλεκτροφόρηση του πηκτώματος, οι πρωτεΐνες μεταφέρονται σε μια μεμβράνη όπου εκτίθενται σε πρωτογενή και δευτερογενή αντισώματα, όπως στην IHC. Δεδομένου του ότι οι πρωτεΐνες έχουν διαχωριστεί πριν από την ανίχνευση, το ανοσοαποτύπωμα Western θεωρείται ημι- ποσοτική τεχνική, ενώ η IHC δεν είναι

Προσδιορισμός με Ανοσοπροσρόφηση Δεσμευμένου Ενζύμου (Enzyme Linked Immunosorbent Assay) - ELISA. Σε δοκιμές ELISA, οι αναλύτες αντιγόνων προσκολλώνται στην βάση των πολλαπλών πλάκων, εν συνεχεία προστίθενται αντισώματα που συνδέονται με ένζυμα. Εάν παρατηρηθεί παρουσία του αντιστοιχισμένου αντιγόνου στο δείγμα, αυτό μπορεί να παραμείνει στην πλάκα ακόμη και μετά από επαναλαμβανόμενες πλύσεις. Στην συνέχεια προστίθεται το υπόστρωμα ενζύμου που σχετίζεται με το αντίσωμα και προκαλείται χρωματική αλλαγή, η οποία μας πληροφορεί για την παρουσία ή την απουσία ενός αναλύτη.

Ο ανθρώπινος εγκέφαλος αποτελεί το πιο πολύπλοκο βιολογικό σύμπλεγμα. Προκειμένου να ξεδιπλώσουμε όλη αυτή την πολυπλοκότητα πρέπει να επισημάνουμε συγκεκριμένα κύτταρα. Με την χρήση αντισωμάτων και ανοσοαναλύσεων, ο εγκέφαλος μας, από μια ομοιογενή μάζα ιστού, αποτυπώνεται σαν ένα ουράνιο τόξο. Προκειμένου να εξηγήσουμε γιατί οι νευροεκφυλιστικές ασθένειες, όπως η νόσος του Πάρκινσον, επηρεάζει συγκεκριμένους τύπους κυττάρων, πρέπει να είμαστε σε θέση να μελετούμε αυτά τα κύτταρα εντός και εκτός εργαστηρίου (in vitro και in vivo).

Στην νευροεπιστήμη, τα αντισώματα εστιάζουν στα παρακάτω μόρια:

- Παθολογικά πεπτίδια όπως το βήτα-αμυλοειδές

- Πρωτεΐνες υποδοχέων όπως ο υποδοχέας 5-ΗΤ (σεροτονίνη)

- Νευρωνικές πρωτεΐνες που εμπλέκονται σε βιολογικές διεργασίες

Αν και τα αντισώματα έχουν ωφελήσει επι δεκαετίες την έρευνα των νευροεπιστημών, εχουν δεχθεί αρκετή κριτική λόγω της συμβολής τους στην κρίση αναπαραγωγιμότητας που αντιμετωπίζει ο τομέας. Και αυτό γιατί οι τεχνικές ανοσοαναλύσεων όπως αυτές που παρατέθηκαν παραπάνω, στηρίζονται στην μέθοδο όπου τα υπο μελέτη αντισώματα στοχεύουν σε συγκεκριμένα αντιγόνα. Ωστόσο, η επανειλημμένη δοκιμή ορισμένων αντισωμάτων έδειξε μεγάλη απόκλιση στον βαθμό συσχέτισης και την ειδικότητά τους, ακόμα και αν προέρχονταν από την ίδια λήψη. Η διαφοροποίηση όμως αυτή μπορεί να απαξιώσει τα πειράματα και να διχάσει τους ερευνητές

Για αυτό πρέπει να γίνεται καλύτερη αξιολόγηση των αντισωμάτων, ώστε να διαβεβαιώνεται ότι δρουν αποτελεσματικά σε ευρεία γκάμα τεχνικών. Η Διεθνής Ομάδα Εργασίας για την Επικύρωση Αντισωμάτων έχει εισηγηθεί πέντε πυλώνες επικύρωσης αντισωμάτων. Εάν οι παραγωγοί αντισωμάτων λειτουργούν υπο αυτούς τους πυλώνες, προτού διαθέσουν αντισώματα στους ερευνητές, τότε θα έχουμε μια πιο αξιόπιστη και αναπαραγώγιμη νευροεπιστήμη. Οι πέντε αυτοί πυλώνες είναι: η Ορθογωνική Επικύρωση, η Ανεξάρτητη επικύρωση αντισωμάτων, η Συλληπτική MS επικύρωση, Η Συνδυαστική επικύρωση και η Γενετική επικύρωση.

https://www.technologynetworks.com/tn/infographics/the-antibody-revolution-in-neuroscience-340982 

5 Απριλίου 2021