Anticuerpo humanizado

Los anticuerpos humanizados son anticuerpos de especies no humanas cuyas secuencias de proteínas se han modificado para aumentar su similitud con las variantes de anticuerpos producidas naturalmente en humanos. ^{[1] [2]} El proceso de "humanización" generalmente se aplica a los anticuerpos monoclonales desarrollados para la administración a humanos (por ejemplo, anticuerpos desarrollados como medicamentos contra el cáncer). La humanización puede ser necesaria cuando el proceso de desarrollo de un anticuerpo específico implica la generación en un sistema inmunológico no humano (como el de los ratones). Las secuencias de proteínas de los anticuerpos producidos de esta manera son parcialmente distintas de las homólogas.anticuerpos que se encuentran de forma natural en humanos y, por lo tanto, son potencialmente inmunogénicos cuando se administran a pacientes humanos (ver también Anticuerpo humano anti-ratón ). Se desarrollan otros tipos de anticuerpos . Las denominaciones comunes internacionales de los anticuerpos humanizados terminan en -zumab , como en omalizumab (consulte Nomenclatura de anticuerpos monoclonales ).

Los anticuerpos humanizados son distintos de los anticuerpos quiméricos . Estos últimos también tienen sus secuencias de proteínas más similares a los anticuerpos humanos, pero llevan una mayor cantidad de proteínas no humanas.

Uso de ADN recombinante en el proceso de humanización

El proceso de humanización aprovecha el hecho de que la producción de anticuerpos monoclonales se puede lograr utilizando ADN recombinante para crear construcciones ^[3] capaces de expresarse en cultivos de células de mamíferos . Es decir, los segmentos de genes capaces de producir anticuerpos se aíslan y clonan en células que se pueden cultivar en un biorreactor de modo que las proteínas de anticuerpos producidas a partir del ADN de los genes clonados se puedan recolectar en masa.. El paso que implica el ADN recombinante proporciona un punto de intervención que puede aprovecharse fácilmente para alterar la secuencia de proteínas del anticuerpo expresado. Por tanto, las alteraciones de la estructura de los anticuerpos que se consiguen en el proceso de humanización se efectúan mediante técnicas a nivel del ADN. No todos los métodos para derivar anticuerpos destinados a terapia humana requieren un paso de humanización (por ejemplo, presentación de fagos ) pero esencialmente todos dependen de técnicas que permiten de manera similar la "inserción" o "intercambio" de porciones de la molécula de anticuerpo.

Distinción de "anticuerpo quimérico"

Bocetos de anticuerpos monoclonales quiméricos (arriba a la derecha), humanizados (abajo a la izquierda) y quiméricos / humanizados (abajo en el medio). Las partes humanas se muestran en marrón, las partes no humanas en azul.

Por lo general, la humanización se considera distinta de la creación de una quimera de anticuerpo humano-ratón . Por lo tanto, aunque la creación de una quimera de anticuerpos normalmente se lleva a cabo para lograr un anticuerpo más similar al humano (reemplazando la región constante del anticuerpo de ratón con la del humano), las quimeras simples de este tipo no se suelen denominar humanizadas. Más bien, la secuencia de proteínas de un anticuerpo humanizado es esencialmente idéntica a la de una variante humana, a pesar del origen no humano de algunos de sus segmentos de la región determinante de complementariedad (CDR) responsables de la capacidad del anticuerpo para unirse a su antígeno diana. .

Los nombres de anticuerpos quiméricos contienen una raíz -xi- . Ejemplos de anticuerpos quiméricos aprobados para terapia humana incluyen abciximab (ReoPro), basiliximab (Simulect), cetuximab (Erbitux), infliximab (Remicade) y rituximab (MabThera). También hay varios ejemplos de quiméricos actualmente en ensayos clínicos (por ejemplo , bavituximab , consulte la lista clasificable para ver ejemplos adicionales).

Humanizar a través de un intermedio quimérico

El proceso de humanización también puede incluir la creación de una quimera ratón-humano como paso inicial. En este caso, una región variable de ratón se empalma con una región constante humana. La quimera puede luego humanizarse adicionalmente alterando selectivamente la secuencia de aminoácidos en la región variable de la molécula.

El proceso de alteración debe ser "selectivo" para conservar la especificidad para la que se desarrolló originalmente el anticuerpo. Es decir, dado que las porciones de CDR de la región variable son esenciales para la capacidad del anticuerpo de unirse a su objetivo pretendido, los aminoácidos de estas porciones no se pueden alterar sin el riesgo de socavar el propósito del desarrollo. Aparte de los segmentos de CDR, las porciones de las regiones variables que difieren de las de los seres humanos pueden corregirse intercambiando los aminoácidos individuales apropiados. Esto se logra a nivel del ADN mediante mutagénesis .

La denominación de quimeras humanizadas incluye la raíz de ambas designaciones ( -xi- + -zu- ). El otelixizumab es un ejemplo de quimera humanizada actualmente en ensayos clínicos para el tratamiento de la artritis reumatoide y la diabetes mellitus . ^[4]

Humanización mediante la inserción de CDR relevantes en el "andamio" del anticuerpo humano

Es posible producir un anticuerpo humanizado sin crear un intermedio quimérico. La creación "directa" de un anticuerpo humanizado puede lograrse insertando los segmentos codificantes de CDR apropiados (los denominados "donantes", responsables de las propiedades de unión deseadas) en un "andamio" de anticuerpos humanos (denominado "aceptor"). Como se discutió anteriormente, esto se logra mediante métodos de ADN recombinante usando un vector apropiado ^[3] y expresión en células de mamíferos. Es decir, después de que se desarrolla un anticuerpo para que tenga las propiedades deseadas en un ratón (u otro no humano), el ADN que codifica ese anticuerpo puede aislarse, clonarse en un vector y secuenciarse.. A continuación, se puede determinar la secuencia de ADN correspondiente a las CDR del anticuerpo. Una vez que se conoce la secuencia precisa de las CDR deseadas, se puede idear una estrategia para insertar estas secuencias de manera apropiada en una construcción que contiene el ADN de una variante de anticuerpo humano. ^{[5] [6]} La estrategia también puede emplear la síntesis de fragmentos de ADN lineales basados ​​en la lectura de secuencias de CDR.

Alemtuzumab es un ejemplo temprano de un anticuerpo cuya humanización no incluyó un intermedio quimérico. En este caso, se desarrolló un monoclonal denominado "Campath-1" para unir CD52 utilizando un sistema de ratón. A continuación, se extrajeron los bucles hipervariables de Campath-1 (que contienen sus CDR y, por lo tanto, imparten su capacidad para unirse a CD52) y se insertaron en un marco de anticuerpo humano. ^[1] Alemtuzumab está aprobado para el tratamiento de la leucemia linfocítica crónica de células B ^[7] y actualmente se encuentra en ensayos clínicos para una variedad de otras afecciones, incluida la esclerosis múltiple . ^[8]

Derivación de fuentes distintas a los ratones

Existen tecnologías que evitan por completo el uso de ratones u otros mamíferos no humanos en el proceso de descubrimiento de anticuerpos para terapia humana. Los ejemplos de tales sistemas incluyen varios métodos de "presentación" (principalmente presentación de fagos ) así como métodos que explotan los niveles elevados de células B que ocurren durante una respuesta inmune humana.

Métodos de visualización

Estos emplean los principios selectivos de la producción de anticuerpos específicos, pero explotan microorganismos (como en la presentación de fagos ) o incluso extractos libres de células (como en la presentación de ribosomas ). Estos sistemas se basan en la creación de "bibliotecas" de genes de anticuerpos que pueden derivarse totalmente de ARN humano aislado de sangre periférica . Los productos inmediatos de estos sistemas son fragmentos de anticuerpos, normalmente Fab o scFv .

Esto significa que, aunque los fragmentos de anticuerpos creados usando métodos de presentación son de secuencia completamente humana, no son anticuerpos completos. Por lo tanto, se utilizan procesos esencialmente idénticos a la humanización para incorporar y expresar las afinidades derivadas dentro de un anticuerpo completo.

El adalimumab (Humira) es un ejemplo de un anticuerpo aprobado para la terapia humana que se creó mediante la presentación de fagos. ^{[9] [10]}

Anticuerpos de pacientes humanos o receptores de vacunas

Es posible aprovechar la reacción inmune humana en el descubrimiento de anticuerpos monoclonales. En pocas palabras, la respuesta inmune humana funciona de la misma manera que la de un ratón u otro mamífero no humano. Por lo tanto, las personas que experimentan un desafío para su sistema inmunológico, como una enfermedad infecciosa, cáncer o una vacuna, son una fuente potencial de anticuerpos monoclonales dirigidos a ese desafío. Este enfoque parece especialmente apto para el desarrollo de terapias antivirales que explotan los principios de la inmunidad pasiva . En principio, se han demostrado variantes de este enfoque ^[11] y algunas están encontrando su camino hacia el desarrollo comercial. ^[12]

Ver también

• Lista de anticuerpos monoclonales terapéuticos

Referencias

1. Riechmann L, Clark M, Waldmann H, Winter G (1988). "Remodelación de anticuerpos humanos para terapia". Naturaleza . 332 (6162): 323–7. doi : 10.1038 / 332323a0 . PMID  3127726 . S2CID  4335569 .
2. Reina C, Schneider WP, Selick HE, Payne PW, Landolfi NF, Duncan JF, Avdalovic NM, Levitt M, Junghans RP, Waldmann TA (diciembre de 1989). "Un anticuerpo humanizado que se une al receptor de interleucina 2" . Proc Natl Acad Sci USA . 86 (24): 10029–33. doi : 10.1073 / pnas.86.24.10029 . PMC 298637 . PMID 2513570 .   (Este es un ejemplo temprano del uso del término "anticuerpo humanizado").
3. Norderhaug L, Olafsen T, Michaelsen TE, Sandlie I (mayo de 1997). "Vectores versátiles para la expresión transitoria y estable de moléculas de anticuerpos recombinantes en células de mamífero". Métodos J Immunol . 204 (1): 77–87. doi : 10.1016 / S0022-1759 (97) 00034-3 . PMID 9202712 . 
4. Lista de páginas de ensayos clínicos para otelixizumab
5. Kashmiri SV, De Pascalis R, Gonzales NR, Schlom J (mayo de 2005). "Injerto de SDR: un nuevo enfoque para la humanización de anticuerpos". Métodos . 36 (1): 25–34. doi : 10.1016 / j.ymeth.2005.01.003 . PMID 15848072 . 
6. Hou S, Li B, Wang L, Qian W, Zhang D, Hong X, Wang H, Guo Y (julio de 2008). "Humanización de un anticuerpo monoclonal anti-CD34 mediante injerto de región determinante de complementariedad basado en modelado molecular asistido por ordenador". J Biochem . 144 (1): 115-20. doi : 10.1093 / jb / mvn052 . PMID 18424812 . 
7. Entrada de DrugBank para alemtuzumab
8. Páginas de ensayos clínicos para alemtuzumab
9. Kempeni J. (noviembre de 1999). "Resultados preliminares de los primeros ensayos clínicos con el anticuerpo monoclonal anti-TNFalpha completamente humano D2E7" . Ann Rheum Dis . 58 (Supl. 1): I70–2. doi : 10.1136 / ard.58.2008.i70 . PMC 1766582 . PMID 10577977 .  
10. Rau R (noviembre de 2002). "Adalimumab (un anticuerpo monoclonal alfa anti-factor de necrosis tumoral completamente humano) en el tratamiento de la artritis reumatoide activa: los resultados iniciales de cinco ensayos" . Ann Rheum Dis . 61 (Supl. 2): 70–3. doi : 10.1136 / ard.61.suppl_2.ii70 . PMC 1766697 . PMID 12379628 .  
11. Stacy JE, Kausmally L, Simonsen B, Nordgard SH, Alsøe L, Michaelsen TE, Brekke OH (diciembre de 2003). "Aislamiento directo de anticuerpos humanos recombinantes contra el grupo B Neisseria meningitidis de bibliotecas de expresión scFv". Métodos J Immunol . 283 (1–2): 247–59. doi : 10.1016 / j.jim.2003.09.015 . PMID 14659916 . 
12. http://www.theraclone-sciences.com/pdf/Theraclone_ISTAR.pdf Archivado el 3 de marzo de 2016 en la Wayback Machine Ejemplo de método que utiliza pacientes humanos como fuente de anticuerpos monoclonales