Qu'est-ce que l'ingénierie des anticorps ?

Grâce à l'ingénierie des anticorps, il est possible de modifier leur taille moléculaire, leur pharmacocinétique, leur immunogénicité, leur affinité de liaison, leur spécificité et leur fonction effectrice. Après leur synthèse, la liaison spécifique des anticorps leur confère une grande valeur pour le diagnostic et le traitement cliniques. L'ingénierie des anticorps permet également de répondre aux besoins du développement précoce de médicaments et d'outils de diagnostic.

L'objectif de l'ingénierie des anticorps est de concevoir et de produire des fonctions hautement spécifiques et stables que les anticorps naturels ne peuvent pas atteindre, jetant ainsi les bases de la production d'anticorps thérapeutiques.

Forte de son expérience en ingénierie des anticorps, Alpha Lifetech propose des services personnalisés de production d'anticorps monoclonaux et polyclonaux pour de nombreuses espèces, ainsi que des services de construction et de criblage de banques d'anticorps par la technique du phage display. Alpha Lifetech fournit à ses clients des anticorps biosimilaires et des protéines recombinantes de haute qualité, ainsi que les services associés, pour la production d'anticorps efficaces, hautement spécifiques et stables. Grâce à l'utilisation de plateformes complètes d'anticorps et de protéines, et de systèmes de phage display, nous offrons des services couvrant l'ensemble de la chaîne de production d'anticorps, de l'amont à l'aval, incluant des services techniques tels que l'humanisation, la purification, le séquençage et la validation des anticorps.

La phase pionnière de l'ingénierie des anticorps est liée à deux technologies :

--Technologie de l'ADN recombinant

--Technologie Hybridoma

Le développement rapide de l'ingénierie des anticorps est lié à trois technologies importantes :

--Technologie de clonage de gènes et réaction en chaîne par polymérase

Expression des protéines : Les protéines recombinantes sont produites par des systèmes d’expression tels que les levures, les virus en forme de bâtonnet et les plantes.

--Conception structurelle assistée par ordinateur

La première génération d'anticorps a été humanisée pour produire des anticorps chimériques, où la région variable d'anticorps monoclonaux de souris a été liée à la région constante de molécules d'IgG humaines. La région de liaison à l'antigène (CDR) de l'anticorps monoclonal de souris de deuxième génération a été transplantée dans une IgG humaine. À l'exception de la région CDR, tous les autres anticorps sont quasiment identiques aux anticorps humains, et des efforts ont été déployés pour éviter l'induction de réponses d'anticorps anti-souris humains (HAMA) lors de l'utilisation d'anticorps clonaux de souris pour le traitement humain.

 

Pour construire une banque de phages, la première étape consiste à obtenir les gènes codant pour les anticorps. Ces gènes peuvent être isolés à partir de lymphocytes B d'animaux immunisés (construction d'une banque immunitaire), extraits directement d'animaux non immunisés (construction d'une banque naturelle) ou encore assemblés in vitro à partir de fragments de gènes d'anticorps (construction d'une banque synthétique). Ensuite, les gènes sont amplifiés par PCR, insérés dans des plasmides et exprimés dans des systèmes hôtes appropriés (expression chez la levure (généralement Pichia pastoris), expression chez les procaryotes (généralement Escherichia coli), expression dans des cellules de mammifères, des cellules végétales et des cellules d'insectes infectées par des virus en forme de bâtonnet). Le système d'expression le plus courant est celui d'Escherichia coli, qui intègre une séquence codant pour un anticorps spécifique sur le phage et code pour l'une des protéines de la capside phagique (pIII ou pVIII). La fusion des gènes permet leur présentation à la surface des bactériophages. Le principe de cette technologie repose sur la construction d'une banque de phages, qui présente l'avantage, par rapport aux banques naturelles, de permettre une liaison spécifique. Par la suite, les anticorps présentant une spécificité antigénique sont sélectionnés par un processus de sélection biologique : les antigènes cibles sont fixés, les phages non liés sont éliminés par lavages répétés, et les phages liés sont éliminés par lavages successifs pour un enrichissement supplémentaire. Après trois cycles ou plus, des anticorps de haute spécificité et de haute affinité sont isolés.

Figure 3 : Construction et criblage d'une bibliothèque d'anticorps

La technologie de l'ADN recombinant permet de générer des fragments d'anticorps. Les anticorps Fab peuvent initialement être hydrolysés par la protéase gastrique pour produire des fragments (Fab')₂, lesquels sont ensuite digérés par la papaïne pour générer des fragments Fab individuels. Le fragment Fv est constitué des domaines VH et VL, dont la stabilité est faible en raison de l'absence de ponts disulfure. Par conséquent, VH et VL sont liés par un court peptide de 15 à 20 acides aminés pour former un fragment variable à chaîne unique (scFv) d'un poids moléculaire d'environ 25 kDa.

L'étude de la structure des anticorps chez les camélidés (chameaux, limaces et alpagas) a révélé que ces anticorps ne possèdent que des chaînes lourdes et sont dépourvus de chaînes légères ; on les appelle donc anticorps à chaîne lourde (hcAb). Le domaine variable de ces anticorps est appelé anticorps à domaine unique, nanocorps ou VHH, et sa masse moléculaire est de 12 à 15 kDa. Sous forme de monomères, ils sont dépourvus de ponts disulfure et sont très stables, présentant une très forte affinité pour les antigènes.

Figure 5 : Anticorps à chaîne lourde et VHH/Nanoblaste

L'expression acellulaire utilise l'expression d'ADN naturel ou synthétique pour réaliser la synthèse protéique in vitro, généralement grâce au système d'expression d'E. coli. Elle permet une production rapide de protéines et évite la charge métabolique et cytotoxique imposée aux cellules lors de la production de grandes quantités de protéines recombinantes in vivo. Elle peut également produire des protéines difficiles à synthétiser, telles que celles qui sont difficiles à modifier après traduction ou les protéines membranaires.