Immunisering og autoimmunitet

Når man kan blive vaccineret og dermed beskyttet imod sygdomme, skyldes det immunforsvaret. Selve processen der sker i kroppen kaldes immunisering. Man lærer med andre ord kroppen, hvad den skal reagere imod og hjælper dermed immunsystemets tilpasning på vej. Immunforsvaret kan imidlertid også blive for aktivt. Det kan føre til en række sygdomme, hvor kroppen i virkeligheden angriber sig selv. Dette fænomen kaldes autoimmunitet.

Viden om immuniseringsprocessen udnyttes ved vaccinationer. Her provokerer man et kunstigt primærrespons ved at indsprøjte fx harmløse dele af en bakterie eller virus. Immunsystemet møder de indsprøjtede antigener, og starter et immunrespons imod dem. Hvis man siden kommer i kontakt med den rigtige bakterie eller virus, vil de samme antigener stimulere immunsystemet til at reagere hurtigt og effektivt som i et sekundært respons.

Når man laver vacciner, må man sikre sig, at det, man sprøjter ind, er uskadelige stoffer. Det kan man gøre på mange måder. Et eksempel er den attentuerede organisme, der ikke kan vokse i mennesker, men stadig har mange overflademolekyler (=antigener) til fælles med den organisme, som man vil vaccinere imod. Ligeledes kan organismerne også være inaktiverede ved eksempelvis varme- eller kemisk behandling. Man kan også nøjes med at indsprøjte en lille del, også kaldt en sub-unit, af en organisme, eller endda ét enkelt antigen, som man ved findes på den organisme, som man vil vaccinere imod.

Man kan dog risikere, at vaccinen er så uskadeliggjort, at immunsystemet ikke anser den for farlig eller fremmed og derfor ikke reagerer imod den. Det sikrer man sig imod ved at tilføre en adjuvant. En adjuvant er et stof, der provokerer immunsystemet til at reagere. Man kan med korrekt valg af adjuvant også sikre et B-cellerespons til fordel for et T-cellerespons – hvis man fx kun er interesseret i at danne antistoffer.

Autoimmunitet

Nogle gange virker immunforsvaret bedre, end det burde. Det kan nemlig finde på angribe den krop og de celler, som det er meningen, at immunforsvaret skal beskytte. Det sker, fordi immunsystemet ikke altid kan kende forskel på selv og fremmed. Normalt bliver selv genkendt af immunsystemets celler, og der findes forskellige tolerancemekanismer, der gør, at cellerne ikke aktiveres og dermed ikke angriber selv. Når disse tolerancer af forskellige grunde er utilstrækkelige, siger man, at selvtolerancen bliver brudt. Det medfører, at immunforsvaret kan angribe kroppens egne celler, og det giver sig udtryk i forskellige sygdomme, der betegnes autoimmune sygdomme.

Leddegigt (reumatoid artritis) er et eksempel på en autoimmun sygdom, hvor immunsystemet angriber kroppens egne led. Man ved ikke præcist, hvordan immunsystemet aktiveres, men resultatet er en invaliderende lidelse med en unødvendig og skadende inflammation i leddene.

Da autoimmunitet skyldes en overaktivering af immunsystemet, består behandlingen af autoimmune sygdomme i at hæmme immunsystemet – en såkaldt immunsupprimerende behandling. En af måderne til dette er ved at hæmme de kemiske stoffer – også kaldt cytokiner – der fremmer inflammationen. Et af disse er TNF-alfa. TNF-alfa udskilles af makrofagerne, og hvis man hæmmer dette stof, vil inflammationen formindskes, og sygdomme som fx leddegigt vil derved lindres. Det betyder dog også, at det øvrige immunsystem bliver hæmmet, og man må derfor vægte behandlingen således, at sygdommen forsvinder mest muligt, samtidigt med at immunsystemet stadig kan reagere på infektioner. Læs mere i afsnittet antistoffer som lægemidler.

Videre læsning:

Janeway CA, Jr. et al (2001). Immunobiology., 5th ed., Garland Publishing

Allergi opstår som følge af et overaktivt immunforsvar.

Vaccinen blev opdaget af Edward Jenner.

Oversigt over immunforsvaret fra Kræftens Bekæmpelse.

Bakterier og Virus – miltbrand og ebola

For godt 3 milliarder af år siden havde liv på Jorden en anden betydning, end det har i dag, idet liv bestod af små encellede mikroorganismer – Prokaryoterne. Med evolutionen udviklede disse organismer sig langsomt og tilpassede sig ændrede forhold, og der opstod tre evolutionsgrene, som vi kender i dag.

Den ene af disse grupper er bakterier, som også går under betegnelsen prokaryoter, der direkte oversat fra græsk betyder ”før-kerne”. Denne gruppe er encellede organismer, der er kendetegnede ved, at cellens arvemateriale, DNAet, flyder frit i cellen i stedet for at findes i en cellekerne. En anden gruppe er eukaryoterne, hvis navn betyder ”ægte kerne”. Det er den type celler, som mennesket er opbygget af. Cellerne indeholder en afgrænset cellekerne samt mange andre afgrænsede områder med specialiserede funktioner. Til denne kategori hører også planteceller, gær og svampe. Den tredje gruppe er archaebakterier, som er en slags midtergruppe, og i denne kategori findes ofte mikroorganismer, som kan leve under ekstreme forhold fx ved meget høje eller lave temperaturer.

Bakterier og virus hører alle under den samlede betegnelse mikroorganismer. Svampe er den tredje store gruppe mikroorganismer. Hvis mikroorganismer er i stand til at gøre mennesker syge – de er sygdomsfremkaldende – kalder man dem patogener. Det er umuligt at leve en tilværelse uden at støde på mikroorganismer eller patogener. I denne artikel vil bakterier og virus blive beskrevet.

Som alle andre bakterier er denne bakterie opbygget af cytoplasma, hvori bakteriens DNA findes i en sammenrullet kromosomstruktur kaldt nukleoid. Cytoplasmaet består af en vandig del kaldt cytosol og af nogle uopløselige partikler, hvoraf ribosomerne, der laver proteinsyntesen, udgør den vigtigste del. Cytosolen er omkranset af cellemembranen, som muliggør begrænset ind- og udtransport af kemiske stoffer. I membranen sidder udvalgte transportproteiner, og bakterien kan på den måde selv bestemme, hvad der skal ind i cytoplasma, og hvad der skal holdes ude.

Cellemembranens vigtigste funktion er at holde på cellens indhold af proteiner og DNA. Men i bakterier har den også en anden funktion, idet energien til cellevækst bliver genereret i membranen, da den indeholder en lang række ionkanaler som gør det muligt for specifikke ioner at krydse membranen.

B. anthracis tilhører gruppen af grampositive bakterier.
Gramfarvning er en meget anvendt metode til inddeling af bakterier på baggrund af deres cellemembran. De grampositive bakterier har kun én cellemembran (plasmamembran). De er derudover omsluttet af et lag af peptidoglykan, som består af lange kæder af carbonhydrater bundet sammen af korte proteinkæder. Laget fungerer som en slags kapsel. Det er dette peptidoglykan-lag der bliver farvet af ”gramfarvning”. De gramnegative bakterier har både en indre og en ydre cellevæg. De har imellem de to lag også en peptidoglykan-lag men dette er langt tyndere end hos de grampositive, og bliver derfor ikke så godt farvet. Den yderste membran består hovedsageligt af sukkerholdige lipider (LPS) – se figur 2. LPS er en type molekyler, som mennesket ikke har. Det er med andre ord fremmed, og det kan derfor fungere som antigen for immunforsvaret. Det er endda så etaberet som antigen, at selv det uspecifikke medfødte immunforsvar kan genkende og reagere på det.

Fra cellevæggen udgår ofte hårlignende strukturer, pili, som giver bakterien mulighed for at bevæge sig hen over en overflade. Samtidigt har mange bakterier også en slags hale eller propel kaldt en flagel, som gør, at bakterien kan svømme i flydende medier.

Et særligt kendetegn ved B. anthracis, som også gør den særligt anvendelig som biologisk våben, er, at den har mulighed for at danne sporer. Dette er en særlig, hvilende form af bakterien, hvor der ikke foregår noget nævneværdigt stofskifte, men hvor den har mulighed for at overleve i flere tusinde år selv under meget ekstreme forhold bl.a. ved høje temperaturer og ved høje koncentrationer af ellers for bakterien giftige stoffer. Når forholdende igen bliver gunstige for vækst, vender sporerne tilbage til normal levevis og kan herefter fremkalde sygdommen miltbrand.

I historien er der ofte beskrevet områder eller huse, som var forbandede, bl.a. de gamle Egyptiske gravkamre, hvor indtrængende personer tit blev dødeligt syge. Mange mener i dag, at denne ”forbandelse” ikke skyldes overnaturlige kræfter, men nok nærmere sporedannende bakterier, som har overlevet i århundreder.

B. anthracis findes forholdsvis ofte i kvæg, men overføres kun herfra til mennesker gennem rifter i huden eller ved direkte indtag. Mange dyr bliver vaccineret mod miltbrand, men det er dog ikke alle steder i verden, dette er muligt, og her opstår der med jævne mellemrum pludselige dødsfald hos kvæg. På grund af bakteriens mulighed for at danne sporer, der har en lang levetid, har der været tilfælde med kontamineret landbrugsjord, der måtte renses for bakterien, da det ellers ville tage mange år før jorden kunne bruges igen.

Hvis mennesker indånder sporer vil bakterierne genopvækkes og formere sig i lungerne. Her er det forholdsvis let for bakterierne, at blive overført til blodbanen og derved resten af kroppen. Det var på denne måde, at medie- og postarbejdere samt politikere blev syge eller døde i USA i 2001, hvor der blev sendt breve indeholdende B. anthracis sporer. Der døde 5 personer mens 17 blev syge.

Bakterien dræber både dyr og mennesker ved at udskille et giftstof, som består af tre proteiner. Det interessante er, at disse tre proteiner er afhængige af hinanden og således ikke virker alene. Det ene protein bruges til at få de to andre ind i cellerne, hvor disse herefter kan gøre skade. Giftstoffet gør, at bakterien kan dræbe makrofagerne, der som nævnt har til opgave at fagocytere og tilintetgøre fremmede mikroorganismer. Herved har B. anthracis mulighed for at undslippe immunforsvaret. Ligeledes angriber bakterien også endotelceller, som er et tyndt lag flade celler, der dækker de indre overflader i blod- og lymfekar samt hjertet og andre væskefyldte hulrum. Dette fører til indre blødninger, og patienten dør i løbet af få dage.

Miltbrand er frygtet som biologisk våben, da det er en infektion, der kan have dødelige følger for store dele af befolkningen. Det skete eksempelvis under krigene i det tidligere Zambia og Zimbabwe i 1970’erne, hvor mange mennesker og dyr døde som følge af smitte. Både den amerikanske og engelske hær tager jævnligt forholdsregler ved at lade deres soldater og andre militærfolk vaccinere.

Antibiotika

Antibiotika er medicin, der selektivt dræber mikroorganismer. Stofferne udnytter, at der er forskel på fx bakterier og menneskeceller således, at de kun rammer molekyler og processer, der er specifikke for bakterier. Derved forbliver stofferne i selv store koncentrationer ugiftige for mennesket men dødeligt for mikroorganismen. Antibiotika dækker også over anti-virale, anti-parasitære og anti-svampe midler.

Penicillin var det første antibiotika der blev produceret, og er et godt eksempel på hvordan antibiotika fungerer. Penicillin udnytter, at de grampositive bakterier skal opbygge et peptidoglykan-lag, som menneskeceller ikke har. Stoffet hæmmer denne cellevægs opbygning, hvorved bakterievæksten bremses. Pencillin virker af samme grund bedst på grampositive bakterier – som fx miltbrandbakterien.

Virus

Virus er nogle meget specielle mikroorganismer, idet de er utroligt simple. De består næsten ikke af mere end arvemateriale – enten i form af DNA eller RNA. De er derfor afhængige af, at inficere andre celler, da de ikke selv kan reproducere sig.

Når virus inficerer celler, som både kan være dyre- og planteceller, reproducerer de sig inde i den inficerede celle ved at overtage cellens protein-produktionsapparat. Det betyder, at cellen udtrykker de proteiner, som virussens DNA eller RNA koder for, og derved dannes der nye virus-partikler. Når der er ophobet en vis mængde virus-partikler inde i cellen, vil cellen dø, og virus frigives igen til omgivelserne – fx til blodet, hvorefter nye celler kan inficeres. Antallet af viruspartikler i blodet kan bruges til at følge udviklingen af en virusinfektion.

Infektion med virus sker først og fremmest ved, at viruspartikler overføres fra et menneske til et andet, oftest igennem luftvejene. Herefter er der flere trin, der i sidste ende transporterer viruspartiklen ind i værtsceller. Det første trin indebærer fastsættelse på værtsceller. Dette sker ofte ved en tilfældig kollision. Immunforsvarets celler samt fysiske barrierer som fx slimlag forhindrer til en vis grad en kollision. På kroppens celler findes en lang række receptorer. Det er overfladeproteiner, og nogle af disse modtager molekyler fra omgivelserne og flytter dem ind i cellen. Mange virus har udviklet sig til at genkende og binde disse receptorer. På denne måde kan de nemt blive transporteret ind i cellen. Når virussen er inde i cellen, smider den sin kappe, hvorved dens DNA (eller RNA) blottes. Dette gøres på mange forskellige måder alt afhængigt af, hvilken slags virus der er tale om. For nogen virus gælder det, at de indeholder deres egen DNA-oversætter (en RNA-polymerase), som danner et specielt protein, der er med til at fjerne dens kappe. Først herefter frigøres dens DNA til videre arbejde ved værtscellens maskineri.

Ebola er et eksempel på en virus. Ebola menes at komme fra flagermus og består af en RNA-streng omgivet af fedtmolekyler, der hjælper den med at komme igennem værtscellernes cellemembraner. Hos en inficeret person, findes virussen i alle kropsvæsker, hvilket gør virussen ekstremt smitsom. Efter en inkubationstid på op til 25 dage præsenterer infektionen sig med feber, muskelsmerter, mavesmerter, kvalme og diarré. Den lange inkubationstid, hvor de inficerede ikke ved, at de er smittet, kombineret med en høj smitsomhed gør, at sygdommen hurtigt kan sprede sig. Infektionen med Ebola er meget farlig, da der endnu ikke eksisterer en god behandling. Dødeligheden er således på op til 90 % af de inficerede og skyldes organskader og blødningsforstyrrelser. Forskere over hele verdenen arbejder i øjeblikket intensivt på at finde en effektiv behandling enten i form af en vaccine (aktiv immunisering) eller virksomme antistoffer (passiv immunisering). Det er dog utænkeligt at sygdommen bliver helt udryddet, da den stadig vil eksistere i værten – frugtflagermus. Du kan selv prøve kræfter med at udvikle antistoffer mod Ebola i Biotech Academys virtuelle laboratorium.

Syntetiske antistoffer

Eftersom sygdommen kopper er en virussygdom, der ikke kan behandles med almindelige antibiotika, er den bedste behandling en egentlig forebyggelse ved vaccination. Da Kopper er erklæret udryddet på verdensplan, vaccinerer man ikke længere befolkningen mod sygdommen. Der er dog i nyere tid opstået ny frygt for sygdomsudbrud. Det skyldes at der eksisterer frygt for, at nogle lande har sat produktionen af virussen i gang til et biologisk angreb. Med den høje dødelighed af sygdommen ville det have katastrofale følger, hvis dette fandt sted. I Danmark findes der nok koppevaccine på lager til at kunne dække den danske befolkning, men har et angreb allerede fundet sted, vil det være for sent for mange mennesker at blive reddet.

Vaccination mod koppevirus blev kendt allerede i 1790’erne hvor Edward Jenner overførte koppevirus fra køer til mennesker. Koppevirus fra køer er en anden form end den, som inficerer mennesker, og resulterer sjældent i sygdom blandt mennesker. Denne overførsel førte blandt forsøgspersonerne til krydsimmunitet over for den koppevirus, som inficerer mennesker, formentlig på grund af den store lighed mellem de forskellige vira. Ko-typen af kopper hedder vaccinia (fra den latinske betegnelse for en ko ”vacca”), og deraf stammer ordet vaccination.

Desværre kan der ved denne slags vaccination være alvorlige bivirkninger, som rammer omkring 1 ud af 1000 vaccinerede. Man kan reducere bivirkningerne ved at give anti-vaccinia antistoffer, altså antistoffer, som genkender antigener på vaccinia-virussen og dermed assisterer immunsystemet. Disse antistoffer kan isoleres hos tidligere vaccinerede individer, men eftersom denne gruppe af mennesker bliver mindre og mindre, er det blevet svært at anskaffe sig antistoffer på denne måde. Anti-vaccinia antistoffer ville også kunne anvendes ved et sygdomsudbrud, idet de kan gøre et sygdomsforløb mildere for en person, som er smittet med kopper uden at være vaccineret i tide. Det ville derfor være hensigtsmæssigt at kunne producere anti-vaccinia eller endda anti-kopper antistoffer.

Før disse metoder vil blive beskrevet, er det nødvendigt at vide noget om DNA, og om hvordan det bliver til proteiner eller antistoffer. Du kan lære om dette eller få det genopfrisket ved at klikke her.

Produktion af monoklonale antistoffer

Den følgende gennemgang kan du efterprøve i Biotech Academys virtuelle laboratorium ved at klikke her. Opgaven hedder “Produktion af antistoffer”.

Når man skal producere syntetiske antistoffer, udnytter man det kendskab, man har til immunforsvarets naturlige produktion af antistoffer. Det vil sige, at man stimulerer et immunforsvar med etantigen, så immunforsvaret selv danner antistoffer imod netop dette antigen. Antigenet kan på den måde være næsten hvad som helst, så længe det bliver opfattet som fremmed af det udsatte immunforsvar. Det sker ofte med tilsætning af en adjuvant for at sikre et tilstrækkeligt immunologisk respons, som beskrevet under Immunisering.

Produktion af polyklonale antistoffer hos Symphogen A/S

Som nævnt i afsnittet om immunforsvaret, kan polyklonale antistoffer forventes at være mere effektive end monoklonale antistoffer over for komplekse antigener, som ses hos vaccinia og koppevirus. Det skyldes ganske enkelt, at flere forskellige mål, i form af antigener, på den invaderende mikroorganisme tillader, at flere antistoffer bliver bundet. Af samme grund af polyklonale antistoffer bedre beskyttet i mod resistensudvikling, hvor ét antigen ændrer sig følge af en mutation.

Symphogen A/S bruger blodprøver fra vaccinerede britiske ambulance-chauffører som udgangsmateriale i deres anti-vaccinia virusprojekt. Fra disse blodprøver genererer de, bl.a. ved brug af genteknologi, rekombinante polyklonale antistoffer, som kan fremstilles industrielt, og som vil afspejle den sammensætning af antistoffer, der er dannet af immunforsvaret hos de vaccinerede donorer. Fordelen er, at man her får fuldstændigt humane antistoffer, men det er til gengæld også sværere at få fat i de rigtige plasmaceller, end hvis man fx udtager en milt.

Symphogen A/S har som nævnt udviklet deres egen metode, hvormed de kan kopiere polyklonale antistoffer ved hjælp af genteknologi. Denne metode er kaldt Symplex-teknologien. Formålet er, at fremstille en blanding af antistoffer i mod forskellige antigener, der afspejler den blanding, der findes i en immun person. Denne naturlige immunitet kan være opstået efter sygdom eller efter vaccination og er fx rettet i mod flere antigener på samme bakterier. Denne metode er dyrere end at fremstille de monoklonale antistoffer men kan også forventes at være mere effektiv i bekæmpelsen af sygdom.

Antistoffer som lægemidler

Vaccinationer er én anvendelse af immunologien til sygdomsbekæmpelse. Men immunologiens andre facetter bliver i stigende grad også anvendt. Det drejer sig især om antistoffer, der både kan bruges i laboratoriearbejdet eller direkte som lægemidler uden om immunforsvaret. I det følgende afsnit vil nogle antistoffer, der bliver brugt som medicin i behandlingen af mennesker, blive beskrevet.

Antistoffer er den dyreste medicingruppe, der bliver brugt i dag. Den høje pris for de antistoffer, skyldes bl.a. at en stor del af antistoffer stammer fra oprenset blod fra immune personer. Det kan være personer, der enten har overlevet en infektion, eller som er blevet vaccineret mod et bestemt antigen. Antallet af disse personer, der samtidig er villige til at donere blod, er begrænset, og prisen er derfor høj. Syntetisk udvikling af antistoffer er derfor et vigtigt fremskridt for videnskaben, og forhåbentlig kan man herigennem sikre en billigere forsyning af antistoffer i fremtiden.

Anti-RhD

Rhesus-antigener er en samlet betegnelse for omkring 50 forskellige antigener, som findes  på deres røde blodlegemer hos de fleste. De røde blodlegemer transporterer oxygen rundt i kroppen til alle vores celler. Rhesus-egenskaben blev opdaget i rhesusaber før 2. verdenskrig, og antigenerne har fået deres navn herfra. Rhesus-antigenerne er meget ”immunogene”, hvilket vil sige, at de har en stor evne til at aktivere immunforsvaret og stimulere dannelsen af anti-Rhesus-antistoffer.

Den farligste type er Rhesus D, eller RhD-antigenet. Det skønnes, at ca. 85 % af den danske befolkning er RhD-positive. Det vil sige, at de alle bærer rundt på RhD-antigener på deres egne celler og vil derfor ikke producere antistoffer mod Rhesus D – de er tolerante over for RhD-antigenet.

På grund af den kraftige immunogenicitet kan der opstå alvorlige komplikationer under blodtransfusion, såfremt der anvendes blod med de modsatte rhesus-egenskaber. En RhD-negativ person vil udvikle antistoffer mod RhD-antigener første gang, denne person modtager RhD-positivt blod ved eksempelvis blodtransfusion – et såkaldt primært respons finder sted.

Ved en yderligere blodtransfusion med RhD-positivt blod vil de allerede dannede antistoffer, samt hukommelses-B-celler, hurtigt reagere imod de fremmede røde blodlegemer – et sekundært respons. Dette medfører såkaldt ”hæmolyse”, hvor de røde blodlegemer ødelægges og frigør stoffer, som får blodtrykket til at falde. Den RhD-negative patient vil altså både ødelægge de transfunderede blodceller og yderligere påvirke sit blodkredsløb i negativ retning. Det vil i mange tilfælde medføre døden, når der bliver givet forkert blod til en patient.

Anti-RhD antistoffer

Der udvises stor påpasselighed ved blodtransfusioner for at undgå rhesus-komplikationer, men også under en graviditet kan der opstå komplikationer. Det sker, når en RhD-negativ moder bærer et RhD-positivt barn (det er muligt, når faderen er RhD-positiv).

Der kan nemlig ske blødning mellem moder og barn under fødslen, og herved blandes små mængder af deres blod. Ved den første graviditet sker der som regel kun det, at moderen får aktiveret sine B-lymfocytter til at danne antistoffer mod RhD. Dette skyldes hovedsageligt, at kontakten med de fremmede antigener oftest først finder sted ved fødslen, kombineret med at det tager uger før kroppen har udviklet immunforsvaret nok til at danne rigeligt med antistoffer.

Komplikationerne opstår ved en efterfølgende graviditet med et RhD-positivt barn, hvor moderens RhD-antistoffer krydsermoderkagen og angriber fosterets røde blodlegemer. Cellerne ødelægges, og i yderste konsekvens forårsager det fosterets død. For at forebygge dette giver man så vidt muligt altid RhD-negative mødre, der bærer RhD-positivt foster, små mængder af anti-RhD antistof. De små mængder antistof binder sig til fosterets RhD-antigener, og forhindrer derved, at moderens eget immunforsvar har mulighed for at genkende antigenerne. Dette bevirker, at moderens immunforsvar ikke aktiveres, og hendes B-lymfocytter derfor ikke differentierer til antistofproducerende plasmaceller.

Det skønnes, at der i USA og i Europa i alt finder omkring en million graviditeter sted hvert år, hvor det er nødvendigt at tilføre anti-RhD antistoffer. Dette har store økonomiske konsekvenser.

Anti Respiratorisk Syncytial virus (RSV)

Respiratorisk Syncytial virus er en virusinfektion, som hvert år gør mange spædbørn syge, og som kræver indlæggelse på hospitalet og behandling. RSV inficerer lungerne og luftvejene. Den smitter meget nemt gennem dråber fra en smittet person opstået ved hoste eller tale. Den kan endda overleve længe på eksempelvis dørhåndtag eller legetøj, hvorved man selv kan blive smittet. Det skønnes, at stort set alle børn tilegner sig sygdommen mindst en gang, før de fylder to år. Ny forskning inden for denne virusinfektion tyder på, at børn, der er særligt hårdt angrebet af virussen, risikerer at udvikle langvarige respiratoriske komplikationer i lungerne, fx astma.

På nedenstående figur vises, hvordan binding af antistoffer til en celle kan medføre, at denne dør. Binding af antistofferne tiltrækker Natural Killer celler (NK-celler) som indeholder en masse cellegifte pakket i granula. Disse giftstoffer frigives ved binding af NK-cellen til antistoffernes Fc-del. Antistofferne tydeliggør på den måde cancercellerne for immunforsvaret, der herefter angriber cancerceller på samme måde, som var den en virus- eller bakterieinfektion.

Anti-TNF-alfa

TNF-alfa, eller tumor necrotic factor alpha, er et inflammatorisk cytokin. Det vil sige, at det er et molekyle, der fremmer inflammation og betændelse. Det bliver udskilt af bl.a. aktiverede makrofager, hvis de ”opfanger”, der er fare på færde, fx hvis de kommer i kontakt med en bakterie eller et viruspartikel. Det er fx cytokinernes skyld, at man får feber, når man bliver inficeret med en virus eller bakterier.

Hvis det derimod er en autoimmun sygdom, der ligger til grund for udskillelsen af TNF-alfa og andre cytokiner, så kan immunforsvaret finde på at angribe kroppens egne og raske celler. Det er fx tilfældet i leddegigt, psoriasis og mutipel sclerose, der alle er autoimmunesygdomme. Det er i disse tilfælde derfor en fordel at begrænse mængden af inflammatoriske cytokiner. Det gør man fx. ved at producere antistoffer imod TNF-alfa. Antistofferne indfanger og neutraliserer TNF-alfa, hvorved den inflammatoriske reaktion fra den autoimmune sygdom begrænses. Disse antistoffer kaldes Anti-TNF-alfa antistoffer og er blevet en fast behandlingsmetode af leddegigt og andre autoimmunesygdomme.

Immunkemiske metoder

Immunsystemet er skabt til at finde og bekæmpe infektioner og sygdomme, og det er derfor nærliggende at anvende immunologien til at udvikle nye behandlingsformer. Disse vil nemlig ligne og kunne bidrage mekanismer, som allerede foregår i kroppen. Men immunologien har også mange andre anvendelsesmuligheder, idet antistoffer kan bruges til diagnosticering og påvisning af stort set alle molekyler. Der er udviklet mange forskellige teknikker til anvendelse i laboratoriet, og i det følgende vil nogle af de vigtigste blive gennemgået.

• Agglutinering og blodtyper
• ELISA
• Western blotting
• Flow cytometri
• Udfældning
• Immundiffusion
  

Agglutinering og blodtyper

Agglutinering bygger på princippet om udfældning og anvendes til daglig inden for mange områder til diagnosticering og som led i andre tests.

På vores blodlegemer sidder antigener, som også findes på resten af kroppens celler. Dette er bl.a. A- og B-antigenerne som er kendt i AB0-blodtypesystemet. En person, som har blodtype A, har A-antigener siddende på overfladen af de røde blodlegemer. En person, der har blodtype B, har B-antigener på overfladen, mens en person af blodtype 0 ikke har nogen af disse antigener.

A/B-antigenerne findes også på mange bakterier, som vi møder til daglig, og vi bliver derfor stimulerede til at danne antistoffer mod disse antigener. Man bliver så at sige immuniseret mod antigenerne og dermed blod af den type. Således vil en person med blodtype A have B-antistoffer og modsat for en person med blodtype B, mens en person med blodtype 0 vil have såvel A- som B-antistoffer i blodet.

Overførsel af blod af en type, som modtageren er immuniseret overfor, kan være meget farligt. Det medfører, at ens antistoffer angriber de transfunderede blodceller, som dermed ødelægges (hæmolyse). De ødelagte celler hjælper ikke på det, som var meningen med blodstranfusionen, og desuden kan de samtidigt være farlige, da der frigives en masse intracellulære molekyler til blodet. Der skal derfor udøves en stor påpasselighed ved blodtransfusioner, så man sikrer sig, at der er forlig imellem donor- og modtagertypen. Det er derfor nødvendigt at kunne teste, hvilken blodtype man hører til. Blodtypebestemmelse sker ved en agglutineringsreaktion, hvor man påfører blod af ukendt type til en plade, hvorpå der findes antistoffer mod enten A- eller B-antigener. Hvis der er antigener til stede på blodlegemerne i prøven, vil disse udfældes sammen med antistoffet på pladen, og man kan derved bestemme blodtypen. Hvis der ikke er udfældning, er type 0, og hvis der er udfældning på begge plader, er typen AB.

Dette fungerer bedst med polyklonale antistoffer da de vil have flere bindingssteder på det ønskede molekyle.

For at udfældning sker optimalt, er det vigtigt, at hverken koncentrationen af antistof eller antigen er for stor. Er der for meget antistof til stede, vil manglen på frie bindingssteder gøre, at hvert antistof kun binder til ét molekyle. Der vil derfor ikke kunne krydsbindes imellem de enkelte molekyler, og udfældning vil ikke finde sted. Ligeledes, hvis der er for meget antigen til stede, vil der være for få antistoffer til at kæde molekylerne sammen, se figur 5.

Variation af antistoffer

Indtil 1953 var det lidt af en gåde, hvordan hver af vores små celler kan opbevare al den information, som kræves for at danne alle de mange proteiner, enzymer, hormoner osv. der skal til for at forme et helt menneske. Men efter mange forskellige forsøg, hvor man langsomt nærmede sig en fyldestgørende ide omkring dette, lykkedes det for forskerne Watson og Crick at komme frem til en struktur for vores arvemateriale: DNAet.

Hvis du har brug for at få opfrisket din viden om DNA og genetik, kan du klikke ind på følgende animationer, inden du læser om den måde, hvorpå immunforsvarets celler sikrer, at der bliver dannet en mangfoldighed af antistoffer.

• Dannelsen af RNA-molekyler
• Translation
• Aminosyretabel
• Kopiering af DNA
• Meiose

Dannelse af immunoglobuliner

Inden de færdige antistoffer er dannede i cellen, sker der en masse modifikationer af DNA’et og RNAet. Eksempelvis klippes introns fra, da der findes mange af disse i hvert gen hos eukaryoter. Men under dannelsen af immunoglobuliner sker der også helt unikke reaktioner, som er grundlaget for, at der opstår en stor variation i antistofferne. Disse reaktioner er nødvendige for, at der kan eksistere tilstrækkelig mangfoldighed blandt antistofferne, således at alle tænkelige antigener kan genkendes og elimineres.

For nogle årtier siden blev det opdaget, at i de celler, som ikke tilhører blodets hvide blodlegemer eller lymfoide celler, antistoffernes forskellige gensekvenser findes langt fra hinanden. I antistofproducerende celler blev det derimod vist, at de forskellige dele af antistofmolekylerne, de variable og konstante sekvenser, sidder meget tættere på hinanden. Det ledte videnskaben til den konklusion, at et sted der under transformationen til at blive en antistofproducerende celle, sker en omrokering af cellens DNA.

Det første, der sker, er at en tilfældig D-sekvens sættes sammen med en J-sekvens, hvorefter denne D-J-sekvens sættes sammen med en tilfældig V-sekvens. Denne V-D-J-sekvens koder for den variable del af den tunge kæde og transkriberes til RNA sammen med generne for de konstante sekvenser (C). Hver af de fem typer af antigener har deres egen sekvens for de konstante dele af kæderne – disse transkriberes alle sammen med V-D-J-sekvensen, og det er først under RNA-forarbejdning, at alle, bortset fra en af C-sekvenserne, fjernes. De unødvendige C-sekvenser i RNA’et klippes fra, således at der kun translateres en sammenhængende V-D-J-C-sekvens.

Generne for den lette kæde indeholder en sekvens mindre end den tunge kæde, idet D-sekvenserne ikke findes heri. Derved sættes først en tilfældig V-sekvens sammen med en tilfældig J-sekvens, og alt hvad der findes efter denne J-sekvens. Herefter transkriberes dette omarrangerede DNA til RNA. I RNA’et klippes overskydende J- og C-sekvenser ud, således at det færdigt mRNA-produkt indeholder en L-V-J-C-sekvens, hvor V-J-delen er den variable del, og C-sekvensen er den konstante del.

Med de forskellige sekvenser, der eksisterer i genomet, og den omarrangering, der finder sted ved udvikling af cellerne, skønnes det, at der er mulighed for på denne måde at danne 8262 forskellige tunge kæder og 320 forskellige lette kæder. Antages det, at enhver kombination af let og tung kæde kan forekomme, giver det en samlet kombinatorisk diversitet på 2.644.240 forskellige antistoffer!

Somatiske hypermutationer

Der eksisterer yderligere en mekanisme, der er med til at skabe en endnu større diversitet af antistofferne. Det er somatiske hypermutationer, der som navnet antyder, er mutationer der forekommer med en særlig høj rate. Normalt sker der omkring 10^-8 mutationer pr. basepar pr. generation, men for antistof-generne er det så mange som 10^-3 pr. basepar pr. generation. Mutationerne er rettet mod de omarrangerede gener for de variable sekvenser, dvs. V-J og V-D-J-sekvenserne, og på baggrund af den kendte længde af disse gener estimeres det, at der introduceres mindst en mutation pr. to celledelinger.

Ekskludering af allel

Som alle andre af kroppens celler er B-celler diploide, dvs. de har to sæt af sine kromosomer. Det giver mulighed for, at der dannes to forskellige antistoffer fra en B-celle (et fra hvert kromosom der indeholder hvert sit antistof-gen). Der dannes imidlertid kun et enkelt antistof pr. B-celle. Dette sker ved allel ekskludering, som sikrer, at der altid kun omarrangeres én funktionel V-D-J-og V-J-sekvens. Det er altså de variable gener, der er underlagt denne ekskludering. Allel ekskludering sker formentligt også ved dannelsen af en funktionel tung kæde. Ved succesfuld omarrangering sendes et signal til B-cellen om at stoppe videre omarrangering af den tunge kæde fra det andet kromosom. Når en let kæde succesfuldt er omdannet, sendes ligeledes signal om, at der ikke skal ske yderligere omarrangering af de lette gener fra det andet kromosom. Sker der ingen succesfuld omarrangering af kæderne, vil cellen dø ved apoptose.

Vil du læse mere?

• Læs om Mendels forsøg, om DNA og om genetik her.

• Du kan finde en oversigt over alle aminosyrerne her.

• Du kan læse om nedarvning af gener fra sundhedsguiden her.