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Nanobodies
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Fecha de Publicación: 24-3-2009 Última actualización : 24-3-2009
Resumen
Los anticuerpos son moléculas grandes y complejas que constan de dos cadenas pesadas y dos cadenas ligeras unidas formando una estructura que recuerda a una “Y”. Funcionalmente, los anticuerpos constan de una región constante (Fc) donde residen las propiedades efectoras, como la inducción de la citotoxicidad o la activación del complemento, y una región variable de unión al antígeno (Fv) formada por dos parejas de dominios variables, uno de la cadena pesada (VH) y otro de la cadena ligera (VL).

Los anticuerpos, por su gran especificidad, tienen un gran interés como herramienta en terapia dirigida. Pero su gran tamaño y posibles efectos inmunogénicos suponen un obstáculo importante para su uso terapéutico. Por este motivo, se han realizado grandes esfuerzos para reducir el tamaño del anticuerpo a fragmentos de unión al antígeno (Fabs), conservando su especificidad y reduciendo sus posibles inconvenientes. Los llamados “Nanobodies” están formados únicamente por la región variable de una cadena pesada (VH). Las posibles aplicaciones terapéuticas de estos nanobodies actualmente bajo estudio incluyen aplicaciones contra el cáncer, enfermedades inflamatorias y neurodegenerativas, entre muchas otras.
Concepto
Los nanobodies son derivados de anticuerpos con una gran versatilidad de usos.
Tanto para obtener fragmentos de anticuerpos (Fabs), como para dotarlos de propiedades efectoras que se pierden al carecer de regiones constantes se necesitan procedimientos de ingeniería genética. Los Fabs que presentan mayores ventajas en aplicaciones biotecnológicas son los nanobodies.

Existen varias fuentes potenciales de obtención de nanobodies. Se pueden obtener a partir de anticuerpos derivados de distintas muestras humanas. Al separar los dominios VH y VL de la región variable se produce una pérdida de afinidad por el antígeno. Una fuente alternativa de nanobodies proviene de los anticuerpos de los camélidos (camellos, llamas y dromedarios) y tiburones, que tienen la peculiaridad de poseer anticuerpos que carecen de cadena ligera de forma natural. Los anticuerpos de estos animales reconocen al antigénico por el dominio variable de la cadena pesada. Los nanobodies derivados de estas fuentes tienen una afinidad mucho mayor por sus antígenos, pero requieren un proceso de “humanización” para su aplicación terapéutica.

En cuanto a su producción, los anticuerpos completos sólo pueden sintetizarse correctamente en células de mamíferos. Aunque en el caso de los nanobodies, se pueden emplear sistemas microbianos que reducen el coste y tiempo de obtención de las proteínas. Los sistemas de producción basados en Escherichia coli son los más eficientes.

Las ventajas de los nanobodies para su aplicación en biotecnología son, entre otras: Fácil manipulación genética, fácil producción de formas multivalentes, alta estabilidad fisicoquímica, alta solubilidad, rápida penetración en tejidos y reconocimiento de antígenos donde un anticuerpo no puede llegar por su tamaño.

Muchas de las ventajas enunciadas y algunos inconvenientes de los nanobodies derivan de su pequeño tamaño (15 kDa). Por ejemplo, son rápidamente eliminados de la sangre vía renal y se disocian fácilmente del antígeno en forma monomérica. Una estrategia para solucionar estos inconvenientes es tratar a los nanobodies como módulos que pueden unirse a otros nanobodies y/o distintos conjugados con diferentes funciones según el objetivo perseguido.

Por ejemplo, la unión de dos nanobodies por un pequeño péptido de enlace crea una molécula bivalente que aumenta la afinidad por el antígeno unas 500 veces. Los nanobodies se pueden unir a proteínas del suero, como la albúmina, o a un anticuerpo circulante, y así aumentar su permanencia en la sangre unas 100 veces.

Un experimento interesante consistió en la unión de 5 nanobodies de baja afinidad por el veneno de serpiente a la subunidad 1B de la verotoxina bacteriana. De esta forma, se generó una molécula pentavalente con una afinidad funcional incrementada. Una versión de este experimento, consiste en etiquetar a la verotoxina con dos tipos diferentes de nanobodies, generando una molécula biespecífica decavalente.

Los nanobodies se pueden unir a enzimas o toxinas dando una actividad adicional mediante técnicas de fusión de proteínas. Por ejemplo, se diseñó un nanobody unido a beta-lactamasa que tenía como objetivo una célula tumoral. Después de la unión a la célula tumoral, la enzima transformaba una sustancia no tóxica inyectada en una droga tóxica causando la muerte de la célula tumoral.

Existe la opción de usar los nanobodies como sustancias bloqueantes de interacciones. Por ejemplo, el receptor del factor de crecimiento epidérmico implicado en el desarrollo de ciertos tipos de cáncer, o el receptor del factor de necrosis tumoral alfa implicado en la artritis reumatoide, son posibles objetivos de unión de nanobodies bloqueando sus funciones.

Los nanobodies pueden ser usados también como transportadores de drogas a regiones remotas o de difícil acceso. Por ejemplo, debido a su resistencia a proteasas los nanobodies no son fácilmente degradados durante el transporte vesicular transendotelial a través de la barrera hematoencefálica, y podrían ser candidatos para transportar drogas destinadas al tratamiento de enfermedades neurodegenerativas.

Hoy en día ya se están realizando ensayos preclínicos con estos nanobodies. Como el realizado con ALX-0141, cuya diana es RANKL (Receptor Activator for Nuclear Factor kappa B Ligand), implicado en el metabolismo de los huesos y que podría tener una futura implicación en el tratamiento de la osteoporosis.

Otro ejemplo es el ALX-0081, un nanobody bivalente con acción antitrombótica que se une al factor de von Willebrand, componente de la sangre implicado en las fases iniciales de la coagulación. Este producto ha superado con éxito la fase I de ensayos clínicos y parece reducir el riesgo de trombosis en pacientes con síndrome coronario agudo.
Vínculos externos de interés
Bibliografía