Los anticuerpos son indispensables en la investigación biológica y el diagnóstico médico. Sin embargo, su producción requiere mucho tiempo, costoso, y requiere el uso de muchos animales. Científicos del Instituto Max Planck de Química Biofísica en Göttingen, Alemania, ahora han desarrollado los llamados nanocuerpos secundarios que pueden reemplazar a los anticuerpos más utilizados y pueden reducir drásticamente el número de animales en la producción de anticuerpos. Esto es posible porque los nanocuerpos secundarios pueden ser producidos a gran escala por bacterias. Es más, los nanocuerpos secundarios superan a sus homólogos de anticuerpos tradicionales en aplicaciones clave de biología celular.

Como parte central de nuestro sistema inmunológico, los anticuerpos nos protegen a los humanos y otros vertebrados contra los patógenos. Son, sin embargo, también herramientas esenciales en el diagnóstico médico, terapia, e investigación básica, por ejemplo en microscopía de fluorescencia. Cuando los investigadores quieren estudiar una determinada proteína dentro de una célula, pueden marcarlo selectivamente con anticuerpos dirigidos contra esta proteína. Una vez que estos llamados anticuerpos primarios se han unido a su objetivo, se aplican anticuerpos secundarios. Estos se unen a los anticuerpos primarios, llevar tintes fluorescentes que se iluminan bajo el microscopio, y así hacer visible la proteína de interés.

La gran variedad de anticuerpos primarios se produce tradicionalmente en pequeños mamíferos como conejos y ratones:Primero, los animales se inmunizan con la proteína purificada; esto es comparable a vacunar a los seres humanos. Como resultado, El sistema inmunológico de los animales forma anticuerpos contra la proteína. Los anticuerpos finalmente se extraen de la sangre de los animales, y procesado. Dado que los anticuerpos son utilizados por miles de laboratorios en todo el mundo y debido a que la mayoría de sus aplicaciones se basan en anticuerpos secundarios, estos últimos tienen una enorme demanda. Por lo tanto, la producción de anticuerpos secundarios requiere no solo muchos, pero también animales grandes como burros, cabras u oveja. Esto plantea un problema ético.

Los nanocuerpos secundarios se pueden producir en bacterias

Los investigadores del Instituto Max Planck de Química Biofísica ahora presentan una alternativa sostenible que puede reemplazar los anticuerpos secundarios dirigidos contra los primarios de ratones o conejos. Se basa en los llamados nanocuerpos y puede reducir drásticamente el número de animales utilizados para la producción de anticuerpos. Los nanocuerpos son fragmentos de anticuerpos especiales de camellos y especies relacionadas como las alpacas. "Hemos desarrollado nanocuerpos secundarios que no solo funcionan muy bien, pero también, pueden producirse microbiológicamente a cualquier escala, como la cerveza en un fermentador, "explica Dirk Görlich, Director del Instituto Max Planck de Göttingen y responsable del proyecto.

"Los anticuerpos secundarios deben cumplir con requisitos de calidad extremadamente estrictos y deben detectar solo anticuerpos primarios de una sola especie y ninguna estructura en las células o muestras médicas analizadas. Por lo tanto, el problema era obtener planos de construcción de nanocuerpos secundarios verdaderamente perfectos. Comenzamos con una gran cantidad de variantes que extrajimos de una pequeña cantidad de sangre de dos alpacas inmunizadas. Por la llamada exhibición de fagos, Luego, buscamos las mejores variantes y finalmente las usamos para programar bacterias para la producción de nanocuerpos, "aclara Tino Pleiner, primer autor de la obra.

Los nanocuerpos fueron descritos por primera vez en 1993 por un grupo pionero de científicos belgas. Desde entonces, los investigadores intentan aprovecharlos para su trabajo en el laboratorio. Sin embargo, la sustitución de anticuerpos secundarios por nanocuerpos resultó no ser nada trivial. Una razón es el tamaño de los nanocuerpos:son diez veces más pequeños que los anticuerpos normales. Por lo tanto, ofrecen mucho menos espacio para acoplar moléculas fluorescentes y, por lo tanto, parecen mucho más tenues en el microscopio que los anticuerpos convencionales.

"En efecto, Nuestros primeros experimentos con nanocuerpos secundarios fueron bastante decepcionantes y solo produjeron imágenes oscuras y ruidosas. Sin embargo, no nos dimos por vencidos, e inmunizó a las dos alpacas nuevamente para estimular su sistema inmunológico y mejorar los nanocuerpos iniciales. Mayor evolución en el tubo de ensayo, una estrategia de acoplamiento especial para los tintes fluorescentes, y la combinación de dos o más nanocuerpos compatibles hizo el resto, "Görlich habla de las dificultades iniciales. A estas alturas, los nanocuerpos al menos coinciden con los anticuerpos convencionales en términos de intensidad de señal.

Resolución mejorada en microscopía óptica

Los nanocuerpos tienen claras ventajas sobre los anticuerpos secundarios. "Microscopía de fluorescencia de superresolución, por ejemplo, puede resolver ópticamente estructuras celulares en el rango de unos pocos nanómetros. Sin embargo, tales imágenes se vuelven borrosas cuando se utilizan anticuerpos primarios y secundarios que ya miden 15 nanómetros cada uno. El uso de nanocuerpos con un tamaño de solo tres nanómetros mejora la resolución, "Dice Pleiner.

"Hemos probado los nanocuerpos secundarios en otras aplicaciones además de la microscopía, y los resultados son muy prometedores, "Görlich enfatiza. Especialmente la nueva ruta de producción en bacterias facilita su modificación y fusión con otras proteínas informadoras, por ejemplo enzimas. "Esperamos que en muchas aplicaciones nuestros nanocuerpos sustituyan a los anticuerpos secundarios convencionales de los burros, cabras u oveja ".