Un grupo de investigadores ha desarrollado un enfoque para producir anticuerpos de manera eficiente que puedan unirse a dos moléculas diana diferentes simultáneamente. una innovación largamente deseada en el campo de la inmunoterapia contra el cáncer. Los detalles se publicarán en la edición del 1 de septiembre de la Revista de química biológica .

Los anticuerpos son proteínas producidas por el sistema inmunológico que se especializan en reconocer y unirse a objetivos moleculares exclusivos de las bacterias. virus u otras células extrañas. Debido a que los anticuerpos son estables y duraderos en el cuerpo humano y pueden reconocer con precisión objetivos específicos, se han aprovechado para desarrollar nuevos tratamientos para enfermedades. Por ejemplo, Los anticuerpos modificados se pueden usar para unirse a objetivos en las células cancerosas. Reclutar el sistema inmunológico para atacar el cáncer o evitar que las células cancerosas se multipliquen. Debido a su precisión y capacidad para estimular la respuesta inmunológica del cuerpo, Las terapias basadas en anticuerpos suelen tener menos efectos secundarios que la quimioterapia o la radiación.

Los anticuerpos tienen forma de "Y", y normalmente se unen a un objetivo, o antígeno, a través de la punta de cada brazo de la "Y". En anticuerpos producidos naturalmente, ambos brazos de un único anticuerpo suelen ser iguales y se unen al mismo objetivo. Un enfoque para aumentar la versatilidad de las terapias con anticuerpos es diseñar lo que se denominan anticuerpos biespecíficos, en el que cada brazo se une a una molécula diferente. Esto amplía el rango de uso de los anticuerpos. Por ejemplo, un anticuerpo biespecífico podría apuntar a un grupo de proteínas compuesto por múltiples tipos de proteínas, o podría unir dos moléculas o tipos de células diferentes.

Actualmente se comercializa un fármaco biespecífico similar a un anticuerpo, el blinatumomab, un fármaco contra la leucemia. Pero el desarrollo de más terapias basadas en anticuerpos biespecíficos se ha visto obstaculizado por desafíos técnicos. Por ejemplo, ciertos anticuerpos biespecíficos se desvían de la forma de Y estándar y tienden a ser menos estables que los anticuerpos convencionales, desmoronarse fácilmente. Más lejos, Ciertos formatos de anticuerpos biespecíficos han tendido a ser difíciles de producir a escala industrial porque pueden requerir procesos de ingeniería especializados.

En experimentos publicados en JBC, un equipo supervisado por John de Kruif, el director de tecnología de la compañía de investigación en etapa clínica Merus N.V., diseñó anticuerpos biespecíficos mejorados mediante la realización de algunos cambios clave en la estructura de los anticuerpos de inmunoglobulina G (IgG) humana natural, y demostró que podían fabricarse fácilmente. La IgG es un anticuerpo bien estudiado y es el más abundante producido en el cuerpo humano.

"Hemos hecho, en una molécula de IgG completa, sólo cuatro cambios para pasar de un anticuerpo monoespecífico normal a un anticuerpo biespecífico, ", dijo de Kruif." Lo bueno es que se parece tanto a un anticuerpo normal que podemos producirlo bien y creemos que sabemos cómo se comportará ".

Las cuatro mutaciones estaban en los componentes proteicos de la "cadena pesada" de los anticuerpos. Típicamente, dos cadenas pesadas idénticas se emparejan en cada anticuerpo. El desafío en la creación de anticuerpos biespecíficos fue inducir el emparejamiento de cadenas pesadas no idénticas, creando "brazos" capaces de unirse a diferentes antígenos, al tiempo que se desalienta el emparejamiento de otros idénticos.

La idea del equipo era introducir aminoácidos con cargas opuestas a las dos cadenas pesadas diferentes, de modo que las cadenas pesadas idénticas se repelerían entre sí mientras que las cadenas pesadas cargadas positiva y negativamente se atraerían. Para identificar las ubicaciones correctas en las que introducir estos cargos, utilizaron simulaciones computacionales utilizando software de cribado virtual seguido de validación en el laboratorio.

"El uso del software de detección virtual proporcionó una línea de base, "dijo Linda Kaldenberg-Hendriks de Merus, quien dirigió la prueba de los anticuerpos. "Identificamos buenos candidatos potenciales para las opciones de diseño en los conjuntos de cadenas pesadas, luego generó las proteínas y las caracterizó a fondo. Cuando vimos que se estaban comportando como queríamos, fue realmente satisfactorio ".

El equipo también investigó la estructura molecular de los anticuerpos biespecíficos, y confirmó que las mutaciones dieron como resultado solo cambios muy sutiles en la "columna vertebral" de las cadenas pesadas, lo que puede explicar la estabilidad de estos anticuerpos biespecíficos.

"Un punto fuerte [de este estudio] fue combinar diferentes enfoques, las herramientas computacionales con la bioquímica y la biología estructural, "dijo Camilla De Nardis de Merus y la Universidad de Utrecht, quien fue coautor principal del estudio.

Las proteínas que trabajaron se emparejaron para formar anticuerpos biespecíficos, con muy pocos o ningún anticuerpo monoespecífico en la mezcla. A continuación, el equipo los sometió a una batería de pruebas, confirmando que eran tan estables como los anticuerpos IgG normales y tenían propiedades farmacocinéticas similares.

Dado que la producción y purificación de anticuerpos IgG es un proceso industrial bien establecido, el equipo podría simplemente proporcionar a los fabricantes las secuencias de proteínas modificadas con los cambios clave que permitieron que las proteínas formaran biespecíficos. "Creemos que podemos producir prácticamente cualquier anticuerpo biespecífico que queramos, "Dijo Kaldenberg-Hendriks.

Los anticuerpos biespecíficos del equipo dirigidos a complejos de factores de crecimiento de células cancerosas se encuentran ahora en ensayos clínicos, con más aún en la tubería preclínica. El equipo está entusiasmado con el potencial del formato versátil para adaptarse a diferentes tipos de terapias.

"Los anticuerpos son capaces de ser tan específicos, y puedes modificarlos y afinarlos, "Kaldenberg-Hendriks dijo." Con anticuerpos biespecíficos, creemos que podemos elegir las afinidades de ambos brazos y equilibrarlas para que pueda dirigirse más específicamente a los tumores, y también reclutar otras células o moléculas para atacar las células tumorales sin muchos efectos secundarios. Realmente creemos que es el camino a seguir ".