¿Qué es la ingeniería de anticuerpos?

Gracias a la ingeniería de anticuerpos, ha sido posible modificar el tamaño molecular, la farmacocinética, la inmunogenicidad, la afinidad de unión, la especificidad y la función efectora de los anticuerpos. Tras su síntesis, la unión específica de los anticuerpos los convierte en un recurso muy valioso para el diagnóstico y el tratamiento clínicos. Mediante la ingeniería de anticuerpos, se pueden satisfacer las necesidades del desarrollo temprano de fármacos y métodos de diagnóstico.

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

Alpha Lifetech, con su amplia experiencia en ingeniería de anticuerpos, ofrece servicios personalizados de anticuerpos monoclonales y policlonales para diversas especies, así como servicios de construcción y cribado de bibliotecas de anticuerpos mediante presentación en fagos. Alpha Lifetech proporciona a sus clientes anticuerpos biosimilares de alta calidad y productos de proteínas recombinantes, junto con los servicios correspondientes, para la producción de anticuerpos eficientes, altamente específicos y estables. Mediante plataformas integrales de anticuerpos y proteínas, y sistemas de presentación en fagos, ofrecemos servicios que abarcan todo el proceso de 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 genética y reacción en cadena de la polimerasa

--Expresión de proteínas: Las proteínas recombinantes se producen mediante sistemas de expresión como levaduras, virus con forma de varilla y plantas.

--Diseño estructural asistido por ordenador

La primera generación de anticuerpos se humanizó para la producción de anticuerpos quiméricos, en los que la región variable de los anticuerpos monoclonales de ratón se unió a la región constante de las moléculas de IgG humana. La región de unión al antígeno (CDR) del anticuerpo monoclonal de ratón de segunda generación se trasplantó a la IgG humana. Excepto por la región CDR, todos los demás anticuerpos son prácticamente humanos, y se hicieron esfuerzos para evitar la inducción de respuestas de anticuerpos humanos anti-ratón (HAMA) al utilizar anticuerpos clonados de ratón para el tratamiento humano.

 

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

Figura 3: Construcción y cribado de la biblioteca de anticuerpos.

La tecnología de ADN recombinante permite generar fragmentos de anticuerpos. Los anticuerpos Fab inicialmente solo pueden hidrolizarse con proteasa gástrica para producir fragmentos (Fab')2, que posteriormente se digieren con papaína para generar fragmentos Fab individuales. El fragmento Fv consta de 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 simple (scFv) con un peso molecular aproximado de 25 kDa.

El estudio de la estructura de los anticuerpos en los camélidos (camello, liana y alpaca) ha revelado que estos solo poseen cadenas pesadas y carecen de cadenas ligeras; por ello, se denominan anticuerpos de cadena pesada (hcAb). El dominio variable de los anticuerpos de cadena pesada se denomina anticuerpo de dominio único, nanobodies o VHH, con un tamaño de 12-15 kDa. Como monómeros, carecen de enlaces disulfuro y son muy estables, con una afinidad muy alta por los antígenos.

Figura 5: Anticuerpo de cadena pesada y VHH/Nanocuerpo

La expresión libre de células 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 que supone para las células la producción de grandes cantidades de proteínas recombinantes in vivo. También permite producir proteínas difíciles de sintetizar, como aquellas que son difíciles de modificar tras la traducción o las proteínas de membrana.