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• Clark Lopez Velasquez

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INTRODUCCIÓN

Los anticuerpos monoclonales son glucoproteínas especializadas que hacen parte del sistema inmune, producidas por las células B, con la capacidad de reconocer moléculas específicas (antígenos). Los anticuerpos monoclonales son herramientas esenciales en el ámbito clínico y biotecnológico, y han probado ser útiles en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades infecciosas, inmunológicas y neoplá-sicas, así como también en el estudio de las interacciones patógeno-hospedero y la marcación, detección y cuantificación de diversas moléculas. Actualmente, la incorporación de las técnicas de biología molecular e ingeniería genética y proteica han permitido ampliar el horizonte de la generación de anticuerpos monoclonales y sus usos, y se han encontrado técnicas como la hibridación, la quimerización, la humanización y la producción de anticuerpos monoclonales totalmente humanos. Es una de las áreas de mayor crecimiento en la industria biotecnológica y farmacéutica; en el mercado se encuentran cerca de 29 anticuerpos monoclonales aprobados por la Food and Drug Administration (FDA) de los Estados Unidos para uso en humanos.

OBJETIVOS:

-Conocer que es un anticuerpo quimérico -Aprender sobre los fragmentos de anticuerpos.

MARCO TEÓRICO Los anticuerpos o inmunoglobulinas (Ig) son un tipo de proteínas denominadas glicoproteínas3. Funcionan como la parte específica del denominado complejo receptor de células B (BCR) reconociendo al antígeno a nivel de la membrana del linfocito B, y como moléculas circulantes secretadas por las células plasmáticas procedentes de la activación, proliferación y diferenciación de células B. La principal función biológica de los anticuerpos es unirse a cualquier sustancia extraña o antígeno, que haya entrado al organismo, con el fin de facilitar su eliminación. Las regiones de un antígeno que son reconocidas específicamente por los anticuerpos se denominan determinantes antigénicos o epítopos. Un antígeno puede presentar diferentes epítopos y por tanto provocará la producción de una amplia gama de anticuerpos por parte de diferentes linfocitos B. Un solo antígeno puede presentar diferentes epítopos en su superficie, es decir, puede estimular la producción de diferentes anticuerpos, cada uno de los cuales es específico para un epítopo concreto. Una sustancia extraña que contenga diferentes epítopos al entrar en el organismo provocará la producción de anticuerpos procedentes de diferentes clones de linfocitos B. Este tipo de anticuerpos con diferente capacidad de reconocer y unirse al antígeno se denominan anticuerpos policlonales. Mientras que los anticuerpos monoclonales son específicos para un solo epítopo y están producidos por un único clon celular. Gracias a los avances que han experimentado disciplinas como la Proteómica y la Genómica, ha sido posible identificar y caracterizar nuevas moléculas que desempeñan funciones importantes en el desarrollo de ciertas enfermedades autoinmunes, víricas e incluso el cáncer. Las características de los anticuerpos monoclonales hacen de ellos unos agentes terapéuticos potentes y prometedores. Hasta el desarrollo de los anticuerpos monoclonales en el año 1975, el uso de los anticuerpos en diagnóstico y/o terapia se centraba únicamente en la utilización de sueros inmunes convencionales. Estos sueros son obtenidos a partir de distintas especies animales y contienen, entre otros muchos compuestos, una mezcla de anticuerpos producidos por distintos clones de linfocitos B, por lo que se denominan anticuerpos policlonales. Estos anticuerpos reconocen en mayor o menor medida el antígeno pero con distinta especificidad y afinidad cada uno de ellos. En cambio, los anticuerpos específicos para un solo epítopo y producidos por único linfocito B y sus clones, se denominan anticuerpos monoclonales. Por todas las propiedades que poseen los anticuerpos, han sido empleados en terapia desde que la FDA en 1986 aprobó el primer anticuerpo monoclonal para el tratamiento del rechazo del trasplante de riñón. Los anticuerpos monoclonales, por tanto, son empleados en terapia para el tratamiento de diversas enfermedades formando la familia de fármacos denominados anticuerpos monoclonales terapéuticos.

Debido a la especificidad de unión que poseen los anticuerpos, son empleados en la localización y eliminación de patógenos infecciosos como el virus respiratorio sincitial (VRS). También se utilizan como terapia en la detección de células concretas del organismo como por ejemplo células tumorales, incluso en la inhibición de procesos inflamatorios. Los anticuerpos monoclonales terapéuticos actualmente comercializados junto con sus aplicaciones terapéuticas, tecnologías de producción y mejora de su efectividad terapéutica, se presentan actualmente como adecuadas soluciones médicas para el tratamiento de diversas patologías.

1. ¿Qué es un anticuerpo quimérico? ¿Cómo se obtiene? Los anticuerpos monoclonales de ratón o murinos, pese a ser perfectamente válidos para todos los usos terapéuticos, no son útiles para su empleo en seres humanos, especialmente en terapias que requieran tratamientos prolongados, ya que el sistema inmune los identifica como cuerpos extraños y reacciona para destruirlos, por lo que su eficacia terapéutica se ve claramente disminuida. Además pueden presentar posibles efectos secundarios como nefrotoxicidad, reacciones anafilácticas, etc. Por ello se debería obtener anticuerpos monoclonales humanos. Se han desarrollado diferentes técnicas para ofrecer soluciones a la inicial imposibilidad de obtener anticuerpos monoclonales enteramente humanos, entre las que destacan la transformación de linfocitos B humanos en cultivo mediante el virus de Epstein-Barr, la utilización de ratones con inmunodeficiencia severa combinada, el uso de ratones transgénicos, o técnicas de ADN recombinante. Todas estas técnicas han presentado distintos inconvenientes que han imposibilitado el desarrollo final de los anticuerpos monoclonales humanos. Sin embargo, se ha obtenido una segunda generación de anticuerpos monoclonales, basada en la humanización de los anticuerpos monoclonales de ratón mediante ingeniería genética, evitando así el rechazo del sistema inmune al ser introducidos en el organismo. Son los llamados anticuerpos quiméricos. Un anticuerpo quimérico es creado de tal manera que incorpora parte animal y parte humana. La parte animal o hipervariable (un 30%) es indispensable para que el anticuerpo reconozca la sustancia extraña (antígeno) y la parte humana (un 70%) es responsable de que el sistema inmunitario pueda contribuir a añadir efectividad a su acción. De este modo es posible modificar los anticuerpos monoclonales, casi de manera infinita para dotarlos de propiedades efectoras y de reconocimiento diferentes a las originales y minimizar la posibilidad de generar respuesta inmune frente al propio anticuerpo terapéutico.

2. ¿Qué es un fragmento de anticuerpo? ¿Cuál es su uso? En bacterias es donde se producen estos fragmentos recombinantes de anticuerpos, entre todas las bacterias se elige a E. coli por todas sus características. Existen dos tipos de fragmentos: Fv y Fab. Que los científicos lo expresan en el periplasma de estas bacterias. Los primeros son más estables y sirven para reconocer y ligar antígenos para preparar proteínas de fusión en las que se desea especificidad antigénica y para construir genotecas de anticuerpos. La construcción de genotecas de anticuerpos es un aspecto que ha permitido la generación de repertorios de anticuerpos cuya talla y diversidad hace presumir que la totalidad del repertorio natural se encuentra contenido en ellas.

3. ¿Qué es un anticuerpo humanizado? ¿Por qué tiene especial utilidad? El primer uso en terapia humana fue en 1982 para el tratamiento de un linfoma. Pronto se vio que el uso de monoclonales murinos arrastraba el problema de la tolerancia con producción de anticuerpos humanos antimurinos que disminuían su eficacia. Para solventar estas dificultades se exploraron diversas alternativas, de las que las más importantes son la quimerización y la humanización. La quimerización se desarrolló en 1984. Por quimerización se entiende la producción de anticuerpos monoclonales en los que solamente la región variable es de origen murino, y el resto de las cadenas pesadas y ligeras es de origen humano. En los anticuerpos humanizados sólo son murinas las regiones hipervariables de las cadenas ligeras y pesadas. La mitad de los monoclonales utilizados en terapia humana son quiméricos o humanizados.

Otra alternativa son los monoclonales humanos que se producen en animales transgénicos portadores de genes de Ig humanas; los transgenes incluyen fragmentos de las regiones variables en línea germinal, lo que les facilita la capacidad recombinatoria de los anticuerpos humanos. Las vías de introducción de esos segmentos son los miniloci, los cromosomas artificiales de levadura o humanos, y los vectores P1. Los animales pueden tener inactivados los genes de sus Ig endógenas. Los monoclonales humanos son más ventajosos por su menor antigenicidad y mejor tolerancia, y por su mayor tiempo en circulación en relación con los quiméricos. La tecnología de fragmentos de bibliotecas de anticuerpo desplegados en proteínas de la superficie de fagos filamentosos, introducida en la última década del pasado siglo, es otra posibilidad de producir grandes repertorios de genes de las regiones variables de las Ig humanas. Es importante señalar que la tecnología recombinante disponible permite además la fabricación de varios tipos de fragmentos derivados de anticuerpos, entre ellos los F(ab’)2 sin región Fc, los fragmentos Fab, los bivalentes o diabodies, o incluso trímeros o tetrámeros llamados triabodies y tetrabodies. Estos fragmentos permiten solventar algunos de los problemas relacionados con la molécula completa del anticuerpo, mejorar la avidez y facilitar la unión a determinadas dianas. Utilidad: Independientemente de su uso en técnicas de diagnóstico, que han supuesto una revolución en el campo de la histopatología o permitido el desarrollo de técnicas de laboratorio como la citometría de flujo, las posibilidades de aplicación para tratar enfermedades humanas son amplísimas. Dependiendo de la región Fc, la unión del anticuerpo monoclonal al antígeno contra el que está diseñado puede facilitar la producción de citotoxicidad celular dependiente de anticuerpos

(ADCC) o citotoxicidad por la activación del sistema de complemento. La propia unión al antígeno puede bloquear receptores de la membrana celular, unirse a factores presentes en el suero y evitar su unión a receptores, o inducir señales intracelulares. Las consecuencias finales de estas interacciones son numerosas y han encontrado aplicación en áreas muy diversas. Una manera de modificar la capacidad efectora de los anticuerpos monoclonales es la conjugación con moléculas citotóxicas con toxinas, con radiofármacos o con citocinas; esta última ha sido una estrategia utilizada en oncología mediante la creación de proteínas de fusión que incorporaban genes de IL-2, IL-12 o GMCSF, entre otras. La conjugación de enzimas capaces de convertir un profármaco en fármaco con anticuerpos monoclonales dirigidos a células tumorales ha permitido una acción muy selectiva en el tejido tumoral del fármaco en cuestión. La oncología es, sin duda, el área de aplicación terapéutica más importante. Son de amplia utilización los anticuerpos dirigidos contra HER2 en cáncer de mama, o contra el factor de crecimiento epidérmico (EGF) o el factor de crecimiento del endotelio vascular (VEGF) en varios tipos de tumores, o los anti CD20 o anti CD52 para linfomas/leucemias. Las enfermedades autoinmunes son el grupo siguiente de patología humana en el que más se han empleado estos productos y, fundamentalmente, en artritis reumatoide, enfermedad inflamatoria intestinal, esclerosis múltiple, lupus eritematoso, así como en el rechazo de trasplantes y enfermedad de injerto contra el huésped. Los más utilizados han sido anticuerpos contra citocinas, sobre todo TNF-α y anti VLA4, pero también anti CD20 y anti CD25, entre otros. 4. ¿Por qué se utilizan roedores para obtener anticuerpos quiméricos? El análisis muestra que el genoma humano está mucho más próximo al de la rata que al del ratón. La comparación de las tres secuencias, las únicas completas hasta ahora en lo que se refiere a mamíferos, revela que el 90% de los genes de la rata tiene una correspondencia, más o menos evidente, con los humanos, una cifra significativamente mayor que el 80% descrito entre el genoma del ratón y el humano. Asimismo, predice la existencia de un genoma compuesto por 2.750 millones de pares de bases, algo más pequeño que el humano (2.900 millones), pero mayor que la del ratón (2.600 millones). Pese a ello, el número total de genes para las tres especies se estima que podría ser muy similar, entre 25.000 y 30.000, pese a la distancia evolutiva que separa a ambos roedores de los humanos. La distancia evolutiva no es óbice, sin embargo, para que la mayor parte de los genes humanos conocidos que están asociados a enfermedades tengan su equivalente en el genoma de la rata, y que un alto porcentaje, cercano al 40%, esté conservado en el código genético de las tres especies. Entre los genes que claramente marcan distancias con el ratón, el artículo publicado en Nature destaca distintas familias asociadas al sistema inmunológico, al sentido del olfato, la producción de feromonas, mecanismos de

proteólisis y sensibilidad a sustancias tóxicas. El uso de la rata como modelo científico cuenta con cerca de 200 años de historia, lo que le ha convertido en el animal preferido para el estudio de enfermedades cardiovasculares, neurodegenerativas, psiquiátricas y de comportamiento, metabólicas o distintas formas de cáncer, además de para evaluar su respuesta a fármacos. Su tamaño, sin embargo, así como un tiempo de gestación superior, han desplazado en los últimos años su popularidad científica frente al ratón, mucho más manejable como modelo genético. 5.¿Cuál es la porción más inmunogénica de una inmunoglobulina? ¿Cuál es la importancia clínica de esto? La porción más antigénica de los anticuerpos es la porción estable de las cadenas pesadas sobre todo su porción fc que es la que genera las reacciones inmunológicas más fuertes y detectables antigénicamente. Clínicamente es importante porque al poder manipular actualmente genéticamente la información al cambiar la porción estable se puede manipular también la reacción antigénica y hacer que el humano no na rechace o genere otra respuesta inmunológica paralela.

6.¿Cuál es la prospección en ciencias médicas de los anticuerpos quiméricos? La propiedad de los anticuerpos de unirse con alta especificidad y afinidad a una molécula blanco permite su utilización como herramientas esenciales en investigación biomédica y clínica, las cuales han probado ser invaluables para: 1. detectar y cuantificar niveles de expresión de genes 2. determinar la localización de la expresión de genes a nivel celular, subcelular y en los tejidos 3. identificar las interacciones moleculares con los productos de genes, por ejemplo, la inmuno-precipitación 4. identificación de marcadores fenotípicos únicos de un tipo celular particular; ésta es la base de la moderna clasificación de linfocitos y fagocitos monucleares 5. inmunodiagnóstico: en el diagnóstico de muchas enfermedades infecciosas y sistémicas al permitir la detección de antígenos y anticuerpos específicos en la circulación o tejidos usando anticuerpos monoclonales en inmunoensayos, y como marcadores específicos para el diagnóstico por imágenes

6. diagnóstico y tratamiento de tumores específicos: los anticuerpos monoclonales se usan en la detección de tumores mediante técnicas inmunológicas de diagnóstico y para la inmunoterapia de tumores in vivo 7. análisis funcionales de moléculas de la superficie celular o de proteínas secretorias 8. en la investigación inmunológica, los anticuerpos monoclonales que se unen a las moléculas de la superficie celular que puedan estimular o inhibir funciones celulares particulares, son una herramienta invaluable para definir la función de moléculas, incluidos los receptores para antígenos 9. en el estudio de los procesos de interacción hospedero-agente infeccioso, las aplicaciones de los anticuerpos monoclonales son prácticamente ilimitadas no sólo en los estudios funcionales sino, también, en la selección de posibles blancos terapéuticos y de candidatos para vacunas o el desarrollo de anticuerpos anti-anticuerpos (antiidiotipos) como vacunas. Actualmente, la terapia con anticuerpos monoclonales representa el área de crecimiento más grande de la industria farmacéutica. En 2003 y 2004, este desarrollo alcanzó 48% de incremento. Dentro del uso clínico se han aprobado cerca de 29 anticuerpos monoclonales para uso terapéutico o diagnóstico por la FDA y cerca de 150 en estudios clínicos. En los próximos cuatro años se espera que el mercado de los anticuerpos monoclonales triplique su valor de US $10,3 billones en el 2004 a US $30,3 billones en el 2010. Los productos oncológicos seguirán dominando el mercado; sin embargo, se pronostica que productos aplicados para trastornos inmunológicos, inflamatorios y artritis alcancen 40,1% del mercado de los anticuerpos monoclonales para el 2010. Cuando un anticuerpo es diseñado como medicamento, todas sus diferentes características, incluidas inmunogenicidad, afinidad, estabilidad, función efectora, vida media, penetración del tejido y distribución, deben ser tomadas en consideración y optimizadas. El primer anticuerpo monoclonal empleado con fines terapéuticos fue autorizado en Estados Unidos en junio de 1986 para la prevención del rechazo en los trasplantes de riñón (Muromonab Orthoclonne OKT3®). Otro anticuerpo monoclonal, el nebacumab (CentoxinÒ), inactiva selectivamente la fracción lipídica de la endotoxina presente en la membrana exterior de las bacterias Gram negativas; fue retirado en 1993 debido a la detección de un exceso de mortalidad en los pacientes tratados.

Los anticuerpos antimelanoma (Tecnemab K1®) son fragmentos de anticuerpos antimelanoma 225.28S combinados con tecnecio radiactivo (Tc99) para formar un radiofármaco de uso en el diagnóstico para la detección de tumores. Concretamente, se usa como coadyuvante junto con otros procedimientos diagnósticos para la visualización mediante inmunogammagrafía y ayuda en el diagnóstico diferencial en caso de sospecha de melanoma ocular; en el 2000 fue retirado del mercado por la Comisión Médica Europea de Procedimientos. El igovomab (Indimacis 125®) es un fragmento de anticuerpo (Fab) IgG monoclonal de ratón, específico para el antígeno CA-125, presente en algunos cánceres de ovario. Al ser marcado con indio radioactivo (In111), permite la detección por inmunogammagrafía de recaídas de adenocarcinomas ováricos. En 1999 fue retirado del mercado. El votumonab (Humaspect®) es un anticuerpo monoclonal humano dirigido contra los antígenos asociados a células tumorales positivas para la citoqueratina del adenocarcinoma humano de colon, agente de diagnóstico por imagen; nunca fue comercializado. Debido al creciente interés que existe en dilucidar el papel de la variedad de proteínas existentes en la superficie de muchos parásitos, virus y bacterias, los anticuerpos monoclonales se han utilizado para investigar el papel de la citoxicidad dependiente de anticuerpos para el control de las infecciones por estos agentes y, también, dilucidar la importancia de estas proteínas en la invasión y la proliferación celular. Nos encontramos dentro de una revolución y somos testigos de sus avances con el pasar del tiempo; recientemente, Abraham Karpas, Allan Dremuchervan y Barbara Zepulkowski, del Departamento de Hematología de la Universidad de Cambrigde, lograron el establecimiento de una línea celular estable de mieloma humano, lo que ha ampliado mucho más el horizonte terapéutico de los anticuerpos monoclonales al permitir la generación de un sinnúmero de anticuerpos monoclonales humanos, y ya se están dando los primeros pasos en el desarrollo de nanoanticuerpos (la partícula más pequeña de un anticuerpo natural, capaz de reconocer un antígeno) en el campo de la terapéutica contra el cáncer por Virna CortezRetamozo y colaboradores en el Instituto Interuniversitario para la Biotecnología en Bélgica. Se espera una oleada de anticuerpos totalmente humanos a partir del 2007. El impacto científico y tecnológico que han tenido los nuevos descubrimientos y su incidencia en el progreso científico o en el desarrollo

tecnológico, han servido de base para el mejoramiento de aplicaciones tecnológicas a la solución de problemas sociales. El desarrollo de los anticuerpos monoclonales y la producción de vacunas, entre otros, han dado lugar a un gran número de patentes que, actualmente, están autorizados y comercializados para el beneficio de la sociedad.

CONCLUSIONES - Un anticuerpo quimérico es creado de tal manera que incorpora parte animal y parte humana. La parte animal o hipervariable (un 30%) es indispensable para que el anticuerpo reconozca la sustancia extraña (antígeno) y la parte humana (un 70%) es responsable de que el sistema inmunitario pueda contribuir a añadir efectividad a su acción. -Son parte de anticuerpos en los cuales cumplen distintas funciones entre ellas decodificar y reconocer genotecas.

BIBLIOGRAFÍA:   

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Rojas W, Cano LE. Inmunología. 12a edición. Medellín: Corporación para Investigaciones Biológicas; 2001. p.155-6. Gavilondo JV. Anticuerpos monoclonales. Teoría y práctica. La Habana: Elfos Scienticiae; 1995. p.47-51. Castaño JC, Martínez AR, Marcet R, Sarracent J. Producción de anticuerpos monoclonales contra las proteínas mayoritarias de la membrana p30 (SAG 1) y p22 (SAG 2) de Toxoplasma gondii. Revista de Investigaciones Universidad del Quindío 2003;4:97-106. Castaño JC, Sarracent J. Inmunización intranasal de ratones con la proteína SAG2 de Toxoplasma gondii asociada con la toxina colérica. Rev Cubana Invest Biomed. 2002;21:35-45. Breedveld, FC. Terapia aplicada con anticuerpos monoclonales. Lancet 2000; 355:735-40