Che cosa è l'ingegneria degli anticorpi?

Grazie all'ingegneria anticorpale, è stato possibile modificarne le dimensioni molecolari, la farmacocinetica, l'immunogenicità, l'affinità di legame, la specificità e la funzione effettrice. Dopo la sintesi degli anticorpi, il legame specifico li rende estremamente preziosi nella diagnosi e nel trattamento clinico. Grazie all'ingegneria anticorpale, possono soddisfare le esigenze dello sviluppo precoce di farmaci e farmaci diagnostici.

Lo scopo dell'ingegneria degli anticorpi è progettare e produrre funzioni altamente specifiche e stabili che gli anticorpi naturali non possono raggiungere, gettando le basi per la produzione di anticorpi terapeutici.

Alpha Lifetech, grazie alla sua vasta esperienza progettuale nell'ingegneria degli anticorpi, è in grado di fornire servizi personalizzati per anticorpi monoclonali e policlonali per diverse specie, nonché servizi di creazione e screening di librerie di anticorpi per il phage display. Alpha Lifetech può fornire ai clienti anticorpi biosimilari e prodotti proteici ricombinanti di qualità, nonché i relativi servizi, per produrre anticorpi efficienti, altamente specifici e stabili. Utilizzando piattaforme complete per anticorpi, proteine ​​e sistemi per il phage display, forniamo servizi che coprono l'intero processo di produzione di anticorpi, inclusi servizi tecnici come l'umanizzazione, la purificazione, il sequenziamento e la validazione degli anticorpi.

La fase pionieristica dell'ingegneria degli anticorpi è legata a due tecnologie:

--Tecnologia del DNA ricombinante

--Tecnologia dell'ibridoma

Il rapido sviluppo dell'ingegneria degli anticorpi è legato a tre importanti tecnologie:

--Tecnologia di clonazione genetica e reazione a catena della polimerasi

--Espressione proteica: le proteine ​​ricombinanti sono prodotte da sistemi di espressione come il lievito, i virus a forma di bastoncello e le piante

--Progettazione strutturale assistita da computer

La prima generazione di anticorpi è stata umanizzata per la produzione di anticorpi chimerici, in cui la regione variabile degli anticorpi monoclonali murini era legata alla regione costante delle molecole di IgG umane. La regione di legame dell'antigene (CDR) dell'anticorpo monoclonale murino di seconda generazione è stata trapiantata nelle IgG umane. Ad eccezione della regione CDR, tutti gli altri anticorpi sono anticorpi quasi umani e sono stati compiuti sforzi per evitare di indurre risposte anticorpali umane anti-topo (HAMA) quando si utilizzavano anticorpi clonati murini per il trattamento umano.

 

Per costruire una libreria phage display, il primo passo è ottenere i geni che codificano per gli anticorpi, che possono essere isolati dai linfociti B di animali immunizzati (costruzione di una libreria immunitaria), estratti direttamente da animali non immunizzati (costruzione di una libreria naturale) o persino assemblati in vitro con frammenti di geni anticorpali (costruzione di una libreria sintetica). Quindi, i geni vengono amplificati mediante PCR, inseriti in plasmidi ed espressi in sistemi ospiti adatti (espressione in lievito (solitamente Pichia pastoris), espressione in procarioti (solitamente E. coli), espressione in cellule di mammifero, espressione in cellule vegetali ed espressione in cellule di insetto infettate da virus a bastoncello). Il più comune è il sistema di espressione di E. coli, che integra una sequenza anticorpale codificante specifica sul fago e codifica una delle proteine ​​dell'involucro fagico (pIII o pVIII). La fusione genica di E viene visualizzata sulla superficie dei batteriofagi. Il fulcro di questa tecnologia è la costruzione di una libreria phage display, che ha il vantaggio rispetto alle librerie naturali di poter avere legami specifici. Successivamente, gli anticorpi con specificità antigenica vengono selezionati attraverso un processo di selezione biologica, gli antigeni bersaglio vengono fissati, i fagi non legati vengono ripetutamente lavati via e i fagi legati vengono lavati via per un ulteriore arricchimento. Dopo tre o più cicli di ripetizione, vengono isolati gli anticorpi ad alta specificità e alta affinità.

Fig. 3: Costruzione e screening della libreria di anticorpi

La tecnologia del DNA ricombinante può essere utilizzata per generare frammenti anticorpali. Gli anticorpi Fab possono inizialmente essere idrolizzati solo dalla proteasi gastrica per produrre frammenti (Fab')2, che vengono poi digeriti dalla papaina per generare frammenti Fab individuali. Il frammento Fv è costituito da VH e VL, che presentano scarsa stabilità a causa dell'assenza di ponti disolfuro. Pertanto, VH e VL sono legati tra loro tramite un breve peptide di 15-20 amminoacidi per formare un anticorpo a frammento variabile a catena singola (scFv) con un peso molecolare di circa 25 kDa.

Lo studio della struttura degli anticorpi nei Camelidi (Cammello, Liama ​​e Alpaca) ha chiarito che gli anticorpi presentano solo catene pesanti e nessuna catena leggera, da cui il nome di anticorpi a catena pesante (hcAb). Il dominio variabile degli anticorpi a catena pesante è chiamato anticorpi a dominio singolo o nanobodies o VHH, con una dimensione di 12-15 kDa. Essendo monomeri, non presentano ponti disolfuro e sono molto stabili, con un'affinità molto elevata per gli antigeni.

Fig 5: Anticorpo a catena pesante e VHH/Nanobody

L'espressione acellulare utilizza l'espressione di DNA naturale o sintetico per ottenere la sintesi proteica in vitro, in genere utilizzando il sistema di espressione di E. coli. Produce proteine ​​rapidamente ed evita il carico metabolico e citotossico sulle cellule dovuto alla produzione di grandi quantità di proteine ​​ricombinanti in vivo. Può anche produrre proteine ​​difficili da sintetizzare, come quelle difficili da modificare dopo la traduzione o quelle che sintetizzano proteine ​​di membrana.