¿Qué es la ingeniería de anticuerpos?

Gracias a la ingeniería de anticuerpos, se ha logrado modificar el tamaño molecular, la farmacocinética, la inmunogenicidad, la afinidad de unión, la especificidad y la función efectora de los anticuerpos. Tras la síntesis de anticuerpos, su unión específica los hace muy valiosos para el diagnóstico y el tratamiento clínicos. Gracias a la ingeniería de anticuerpos, pueden satisfacer las necesidades del desarrollo temprano de fármacos y diagnósticos.

El propósito de la ingeniería de anticuerpos es diseñar y producir funciones altamente específicas y estables que los anticuerpos naturales no pueden lograr, sentando las bases para la producción de anticuerpos terapéuticos.

Alpha Lifetech, con su amplia experiencia en proyectos de ingeniería de anticuerpos, ofrece servicios personalizados de anticuerpos monoclonales y policlonales para múltiples especies, así como servicios de construcción y cribado de bibliotecas de anticuerpos mediante visualización en fagos. Alpha Lifetech ofrece a sus clientes anticuerpos biosimilares y productos proteicos recombinantes de calidad, así como los servicios correspondientes, para producir anticuerpos eficientes, altamente específicos y estables. Mediante el uso de plataformas integrales de anticuerpos, proteínas y sistemas de visualización en fagos, ofrecemos servicios que abarcan las etapas iniciales y finales de la producción de anticuerpos, incluyendo servicios técnicos como la humanización, purificación, secuenciación y validación de anticuerpos.

La etapa pionera de la ingeniería de anticuerpos está relacionada con dos tecnologías:

--Tecnología del ADN recombinante

--Tecnología de hibridoma

El rápido desarrollo de la ingeniería de anticuerpos está relacionado con tres tecnologías importantes:

--Tecnología de clonación de genes y reacción en cadena de la polimerasa

--Expresión de proteínas: Las proteínas recombinantes son producidas por sistemas de expresión como levaduras, virus con forma de bastón y plantas.

--Diseño estructural asistido por computadora

La primera generación de anticuerpos se humanizó para la producción de anticuerpos quiméricos, donde la región variable de los anticuerpos monoclonales murinos se unió a la región constante de las moléculas de IgG humana. La región de unión al antígeno (CDR) del anticuerpo monoclonal murino de segunda generación se trasplantó a la IgG humana. A excepción de la región CDR, todos los demás anticuerpos son prácticamente humanos, y se intentó evitar la inducción de respuestas de anticuerpos antirratón humanos (HAMA) al utilizar anticuerpos de clones murinos para el tratamiento humano.

 

Para construir una biblioteca de visualización de fagos, el primer paso es obtener los genes que codifican anticuerpos, que pueden aislarse de células B de animales inmunizados (construcción de una biblioteca inmunitaria), extraerse directamente de animales no inmunizados (construcción de una biblioteca natural) o incluso ensamblarse in vitro con fragmentos génicos de anticuerpos (construcción de una biblioteca sintética). Posteriormente, los genes se amplifican mediante PCR, se insertan en plásmidos y se expresan en sistemas hospedadores adecuados (expresión en levaduras (generalmente Pichia pastoris), expresión en procariotas (generalmente E. coli), expresión en células de mamíferos, expresión en células vegetales y expresión en células de insectos infectadas con virus con forma de bastón). El sistema de expresión más común es el de E. coli, que integra una secuencia de anticuerpo codificante específica en el fago y codifica una de las proteínas de la cubierta del fago (pIII o pVIII). La fusión génica de [pIII] y [pVIII] se muestra en la superficie de bacteriófagos. El núcleo de esta tecnología reside en la construcción de una biblioteca de visualización de fagos, que presenta la ventaja, sobre las bibliotecas naturales, de que puede presentar una unión específica. Posteriormente, se seleccionan los anticuerpos con especificidad antigénica mediante un proceso de selección biológica. Se fijan los antígenos diana, se eliminan repetidamente los fagos no unidos y se eliminan los fagos unidos para un mayor enriquecimiento. Tras tres o más rondas de repetición, se aíslan los anticuerpos de alta especificidad y alta afinidad.

Figura 3: Construcción y selección de bibliotecas de anticuerpos

La tecnología del ADN recombinante permite generar fragmentos de anticuerpos. Inicialmente, los anticuerpos Fab solo pueden ser hidrolizados por la proteasa gástrica para producir fragmentos (Fab')2, que posteriormente son digeridos por la papaína para generar fragmentos Fab individuales. El fragmento Fv está compuesto por VH y VL, que presentan baja estabilidad debido a la ausencia de enlaces disulfuro. Por lo tanto, VH y VL se unen mediante un péptido corto de 15 a 20 aminoácidos para formar un anticuerpo de fragmento variable de cadena sencilla (scFv) con un peso molecular aproximado de 25 kDa.

El estudio de la estructura de anticuerpos en camélidos (camello, liama y alpaca) ha revelado que los anticuerpos solo tienen cadenas pesadas y no cadenas ligeras, por lo que se denominan anticuerpos de cadena pesada (hcAb). El dominio variable de los anticuerpos de cadena pesada se denomina anticuerpos de dominio único o nanocuerpos o VHH, con un tamaño de 12-15 kDa. Como monómeros, no presentan enlaces disulfuro y son muy estables, con una alta afinidad por los antígenos.

Figura 5: Anticuerpo de cadena pesada y VHH/nanocuerpo

La expresión celular libre utiliza la expresión de ADN natural o sintético para lograr la síntesis de proteínas in vitro, generalmente mediante el sistema de expresión de E. coli. Produce proteínas rápidamente y evita la carga metabólica y citotóxica en las células al producir grandes cantidades de proteínas recombinantes in vivo. También puede producir proteínas difíciles de sintetizar, como aquellas que son difíciles de modificar tras la traducción o sintetizar proteínas de membrana.