Anticuerpos monoclonales: los misiles guiados de la medicina

Siempre que alguien mencione la palabra “anticuerpos” hoy en día, seguramente llamará su atención. Los pensamientos generalmente fluyen hacia el sistema inmunológico humano y el papel que desempeña en la pandemia de COVID-19 en curso, y sobre cómo nuestros cuerpos luchan contra las enfermedades en general. El sistema inmunológico es extremadamente complejo, pero casi todo el mundo sabe que los anticuerpos forman parte de él y que son indispensables para la capacidad del cuerpo de reconocer y neutralizar invasores como bacterias y virus.

Pero tan importante como lo son los anticuerpos para la inmunidad a largo plazo y la prevención de enfermedades, eso no es nada para lo que son adecuados. La increíble especificidad de los anticuerpos contra sus antígenos diana los convierte en herramientas poderosas para la investigación biológica y el diagnóstico clínico, como las pruebas rápidas de COVID-19. La especificidad de los anticuerpos también ha abierto modalidades terapéuticas que alguna vez fueron ciencia ficción, donde los anticuerpos personalizados actúan como un misil guiado para atacar directamente no solo una proteína específica en el cuerpo, sino a veces incluso una parte específica de una proteína.

Sin embargo, operar estas terapias requiere anticuerpos especiales: anticuerpos monoclonales. Estos son muy recientes en las noticias, no solo como una posible cura para el COVID-19, sino también para tratar todo, desde la artritis reumatoide hasta las peores formas de cáncer. Pero, ¿qué son exactamente los anticuerpos monoclonales, cómo se fabrican y cómo funcionan?

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Es útil tener una idea general de cómo funciona el sistema inmunológico antes de profundizar en los aspectos específicos de los anticuerpos monoclonales. Afortunadamente, los conceptos básicos son bastante simples. En resumen, hay dos sistemas de inmunidad en el cuerpo humano: el innato y el adaptativo. Ambos consisten en glóbulos blancos especializados llamados linfocitos. El sistema inmunológico innato es un sistema de "ataque rápido", capaz de distinguir rápidamente a un amigo de un enemigo y digerir a los invasores. Los restos de estos invasores, principalmente los fragmentos de sus proteínas, se denominan antígenos y se presentan a los linfocitos del sistema inmunitario adaptativo, con muchos anticuerpos conocidos como inmunoglobulinas. Estos anticuerpos son una población muy diversa de proteínas que representan una memoria química de antígenos que el cuerpo ha encontrado antes. Cada antígeno compatible con un anticuerpo lo unirá, desencadenando una serie de eventos que provocan una gran acumulación de linfocitos portadores de ese anticuerpo, que luego buscan y destruyen al invasor con gran especificidad.

Si bien los anticuerpos producidos por el sistema inmunológico adaptativo son muy específicos para un antígeno en particular, sin embargo, hay una "cámara de oscilación" en ellos. Los antígenos presentados al sistema inmunológico adaptativo son de hecho bastante grandes y es muy posible que existan anticuerpos contra diferentes propiedades de la misma proteína, llamados epítopos. Esto es una ventaja porque aumenta la probabilidad de que el sistema inmunológico adaptativo pueda reconocer el antígeno, sin importar cuán pirateado reciba del sistema inmunológico innato. También ayuda si el virus muta, lo que podría cambiar un epítopo lo suficiente como para dejar de ser reconocido. Los anticuerpos contra múltiples epítopos, llamados anticuerpos multoclonales, brindan redundancia y ayudan a aumentar las posibilidades de una respuesta inmune sólida.

Tira cómica de anticuerpos multoclonales y monoclonales. Tenga en cuenta que los anticuerpos monoclonales se unen a un solo epítopo del antígeno; los policlones se unen a múltiples epigales, pero tienden a unir mucho más del antígeno. Por tanto, el monoclonal tiene la ventaja de la especificidad epitópica a expensas de la disminución de la afinidad global por el antígeno. Fuente: Diagnóstico creativo

Si bien hasta ahora he descrito cómo funciona el sistema inmunológico en su cuerpo, es importante recordar que los anticuerpos también son herramientas poderosas para la investigación y el diagnóstico clínico. La capacidad de crear una población de anticuerpos que puedan unirse a una proteína específica ha sido un gran beneficio para la investigación biológica. La creación de anticuerpos generalmente implica inyectar a una rata o ratón con el antígeno diana, recolectar los glóbulos blancos del animal y eliminar los anticuerpos para obtener solo aquellos que se unen al antígeno de interés. Es un proceso que requiere mucho tiempo (tres meses o más no es raro) y mucha habilidad especializada. El resultado final es un conjunto de anticuerpos multoclonales.

Si bien las técnicas tradicionales de producción de anticuerpos han tenido un gran peso en la investigación biomédica a lo largo de los años, hay momentos en que los anticuerpos multiculturales que producen simplemente no son la herramienta para el trabajo. En algunos casos, se requiere más unión para los anticuerpos monoclonales. Los anticuerpos monoclonales, a menudo abreviados "mAb", son anticuerpos que reconocen un epítopo del antígeno diana. Esta puede ser una herramienta increíblemente poderosa para la investigación, ya que se pueden crear anticuerpos que se unen a una sola región de una proteína grande. Esto se puede utilizar para explorar la función de esa región; por ejemplo, un anticuerpo monoclonal que se une solo a un epítopo específico puede usarse para investigar si esa región es un sitio de unión para otra proteína bloqueando físicamente el acceso a ella.

Mejora de las células cancerosas

Si bien el sistema inmunológico natural es básicamente una fábrica de anticuerpos multoclonales, esto no significa que los anticuerpos monoclonales no aparezcan de forma natural. Desafortunadamente, se observan con mayor frecuencia en pacientes con mieloma múltiple, un cáncer de la sangre que afecta a las células sanguíneas involucradas en la inmunidad. Todos los cánceres se caracterizan por la sobreproducción de un tipo de tejido en particular, y los panales naturales han brindado a los investigadores una herramienta para crear poblaciones masivas de células idénticas, clones, que han producido cada una un solo anticuerpo.

Sin embargo, el truco consistía en descubrir cómo programar las células de mieloma para producir un anticuerpo específico, y en la década de 1970, cuando todo esto se investigó por primera vez, la biología molecular aún estaba en su infancia. Así que los investigadores tuvieron que piratear un poco para que esto sucediera. La idea básica que se les ocurrió fue fusionar células de mieloma inmortales con células con anticuerpos producidos contra antígenos interesantes. Cada una de estas células híbridas lleva los genes de un solo anticuerpo y se pueden cultivar abundantemente una vez que se completa el trabajo de creación.

Producción de anticuerpos monoclonales por híbridos. La selección HAT asegura que solo las células fusionadas pasen a través de ellas tratándolas con el agente quimioterapéutico aminopterina. Fuente: Ingeniería de anticuerpos para perseguir un futuro saludable

Las células híbridas son difíciles de producir. Primero está el problema del crecimiento de muchas células productoras de anticuerpos, llamadas células B, en ratones u otros mamíferos. Luego, las células B deben fusionarse con las células de mieloma, ya sea mediante el tratamiento químico de las células con polietilenglicol o mediante un campo eléctrico. También existe el problema de separar las pocas células que se fusionan con éxito del mieloma no fusionado y las células B. Esto se logra mediante el uso de células de mieloma sensibles al agente quimioterapéutico aminopterina. Las células de mieloma que se fusionan con éxito serán "salvadas" por la versión intacta del gen en las células B y podrán vivir en un entorno de crecimiento que contenga el fármaco.

El siguiente truco consiste en convertir la población multoclonal de células de hibridoma en varias poblaciones monoclonales. Esto se hace diluyendo las células de fusión supervivientes hasta el punto de que, en promedio, solo hay una célula en un volumen determinado de medio de cultivo. Colocar ese volumen en cada pocillo de una placa de microvaloración permite que la célula individual crezca, produciendo una línea celular clonal que lleva los genes para crear anticuerpos contra un epítopo. Entonces, encontrar la línea celular que reacciona con un epítopo específico consiste en examinar todas las líneas de hibridoma mediante varios métodos inmunoquímicos, como unir el antígeno a un sustrato sólido y usarlo para unir solo los híbridos que son específicos de él.

En las décadas posteriores a la exploración de las técnicas de hibridomas, se desarrollaron muchos otros métodos para la producción de mAb. Un cribado de fagos, en el que los virus que infectan a las bacterias se modifican para expresar anticuerpos en sus capas de proteínas, se puede utilizar para examinar muchas cantidades de anticuerpos contra un antígeno específico y luego tener el ADN que codifica los anticuerpos disponible para la clonación. También se pueden usar ratones transgénicos que portan genes para anticuerpos humanos para producir bibliotecas de mAb; Casi todas las terapias con anticuerpos monoclonales aprobadas actualmente en el mercado se han desarrollado utilizando ratones transgénicos.

Los misiles guiados de la medicina

Estructura 3D de la proteína de pico de SARS-CoV-2; el dominio de enlace del receptor (RBD) se muestra en verde. Los anticuerpos monoclonales que se unen al RBD evitan que el virus se una a los receptores ACE-2 en el pulmón. Fuente: SciNews

A partir del ejemplo anterior de uso de mAb para investigar dominios de unión en proteínas, es un salto bastante corto ver cómo se pueden usar no solo para diagnóstico, sino también terapéuticamente. La especificidad de los anticuerpos monoclonales hace que las terapias sean altamente dirigidas, a diferencia de, por ejemplo, tomar medicamentos por vía oral y esperar que se transporten por todo el cuerpo hasta el objetivo terapéutico. Aquí los anticuerpos monoclonales están ganando su merecida reputación como “misiles guiados” de la medicina.

La metáfora de los misiles, sin embargo, se rompe un poco cuando se considera cómo funcionan las terapias con mAb. Cuando un misil generalmente necesita lanzar un explosivo para ser efectivo, en la terapia con mAb, a veces el solo hecho de que puedan unirse a proteínas específicas es un arma considerable. Este es especialmente el caso de las terapias para enfermedades autoinmunes como la enfermedad de Crohn y la artritis reumatoide, donde el propio sistema inmunológico del paciente confunde sus propias células con invasores y comienza a atacarlos.

Estas enfermedades se tratan con mAb, que se dirigen y se unen al factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α), una proteína que regula el sistema inmunológico e inhibe la cascada autodestructiva. Algunas terapias contra el cáncer utilizan un enfoque similar, con mAbs que se unen a ciertas proteínas que regulan la división celular, por lo que se dirigen a ellas para limpiar el sistema inmunológico del paciente.

Sin embargo, algunas terapias con mAb también conllevan una carga útil para su objetivo. En algunos casos, se puede conectar un radioisótopo al mAb para administrar dosis de radiación directamente a las células cancerosas; otros mAb pueden administrarse con precisión molecular o moléculas de fármaco o moléculas de profármaco, que luego pueden transformarse en su forma activa.

Monoclonal para COVID

Todo esto nos lleva a la pandemia actual y cómo se está utilizando la inmunoterapia monoclonal para ayudar a los pacientes con COVID-19. La Administración de Drogas y Alimentos de los EE. UU. Ha autorizado hasta ahora tres inmunoterapias con mAb para COVID-19 bajo Autorizaciones de Crisis (EUA). Actualmente se recomiendan dos de ellos y se utilizan para pacientes hospitalizados con COVID-19 de moderado a moderado. Uno es un cóctel de dos mAbs llamado casirivimab e imdevimab; se puede decir que un fármaco es un anticuerpo monoclonal por:mab sufijo - lo cual es interesante porque si bien cada mAb se une a la fabulosa proteína punzante del virus SARS-CoV-2, cada uno de ellos se une a epítopos diferentes pero coincidentes de la proteína.

Ambos epítopos están en el dominio de unión al receptor (RBD) de la proteína de pico, lo que significa que una vez que los mAb se unen a las proteínas de pico en una partícula de virus circulante, ya no pueden unirse a su receptor, el receptor ACE.2. epitelio del tracto respiratorio. El resultado es que el virus ya no puede entrar en las células y reproducirse, lo que con suerte reduce la carga de virus y conduce a curas más rápidas.

Para casirivimab / imdevimab, que es vendido por Regeneron con el nombre REGEN-COV, los números se ven bastante bien, dando la terapia mAb, que sea ​​una infusión intravenosa o un conjunto de cuatro inyecciones subcutáneas, en los primeros diez días de síntomas reduce el riesgo de que el caso de COVID de moderado a moderado progrese en aproximadamente un 70%. También tiene indicaciones de uso profiláctico después de la exposición para individuos inmunodeprimidos.

Los anticuerpos monocromáticos han cambiado el juego en la investigación biológica y en el tratamiento de una amplia gama de enfermedades terribles. El desarrollo de nuevas técnicas para facilitar la fabricación tiene como objetivo ampliar su uso como misiles guiados de la medicina.

Ricardo Prieto
Ricardo Prieto

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