Przeciwciała – kluczowe składniki układu odpornościowego i ich znaczenie w medycynie

Podczas globalnej pandemii Covid-19, przeciwciała zyskały nowy poziom rozpoznawalności. Badania mierzące ich obecność stały się istotnym elementem diagnostyki przeszłych infekcji i określania odporności. W praktyce, przeciwciała pełnią znacznie obszerniejszą funkcję, a zrozumienie ich roli jest fundamentalne w różnych dziedzinach medycyny, w tym onkologii.

Przeciwciała, również nazywane immunoglobulinami, są jednym z kluczowych komponentów układu odpornościowego. To specyficznie zbudowane białka, które swoją strukturą przypominają literę „Y”. Warto zauważyć, że nie tylko ssaki i ptaki posiadają przeciwciała. Możemy je znaleźć także u ryb i gadów. Organizmy bardziej prymitywne muszą polegać na mniej skomplikowanych mechanizmach obrony.

Studia nad przeciwciałami mają długą historię. Ludzie stulecia temu zauważyli już, że przejście niektórych chorób prowadzi do zdobycia trwałej odporności. W XVIII wieku podjęto pierwsze próby szczepienia wirusem ospy, mimo braku pełnego zrozumienia mechanizmu działania. Termin „przeciwciało” został użyty po raz pierwszy w 1891 roku przez Paula Ehrlicha, powszechnie uznawanego za ojca immunologii, hematologii i chemioterapii. Ten wybitny niemiecki naukowiec zaobserwował, że myszy przekazują swoje krótkotrwałe odporności potomstwu na pewne patogeny i na tej podstawie wysunął teorię o przeciwciałach przekazywanych od matki do dziecka.

Przed Ehrlichem pionierami w badaniach nad przeciwciałami byli Emil von Behring i Kitasato Shibasaburō, którzy badali reakcje organizmu na toksyny tężca i błonicy. W latach 20-tych XX wieku udowodniono, że przeciwciała to białka, co stanowiło podwaliny do zrozumienia procesu ich działania. Duży wkład w te badania mieli Amerykanie Oswald Avery oraz Michael Heidelberg. Kolejny przełom nastąpił dwie dekady później, kiedy Linus Pauling odkrył, jak przeciwciała łączą się z antygenami. Natomiast Astrid Fagraeus badała proces ich powstawania. W końcu, w 1959 roku zidentyfikowano komórkową strukturę przeciwciał, co zapoczątkowało rozwój nowoczesnej immunologii terapeutycznej w latach 70-tych.

Przeciwciała są integralną częścią nabytej odporności, rozwijanej przez styczność z różnymi zagrożeniami zewnętrznymi. Są one produkowane przez białe krwinki zwane limfocytami B, które identyfikują obce substancje w organizmie. Antygeny, substancje rozpoznawane jako obce, są oznaczane specjalnymi „metkami” z DNA. Kiedy limfocyt B napotyka na antygeny, np. od bakterii, wirusów lub toksyn, zaczyna się dzielić i tworzyć klony, które po dojrzewaniu produkują miliony przeciwciał wpuszczanych bezpośrednio do krwiobiegu oraz systemu limfatycznego. Tempo tej produkcji wynosi aż 10 tysięcy przeciwciał na sekundę!

Poruszając się po organizmie, przeciwciała automatycznie identyfikują wszystkie komórki oznaczone danym antygenem i atakują je. W zależności od rodzaju intruza, mechanizm ataku może się różnić – toksyny są neutralizowane przez wytworzenie antytoksyn, natomiast bakterie i wirusy są unieruchamiane, tak by nie mogły infekować komórek gospodarza. Czasami antygeny pokryte przeciwciałami poddawane są reakcjom chemicznym, które prowadzą do zniszczenia patogenu lub przyciągają fagocyty, komórki zdolne do zniszczenia drobnoustrojów.