Los repertorios de anticuerpos recombinantes: una fuente inagotable de agentes terapéuticos y de diagnóstico

Los anticuerpos, también conocidos como inmunoglobulinas, son proteínas que han sido diseñadas por la naturaleza para identificar y neutralizar elementos extraños al organismo tales como bacterias, virus y parásitos, entre otros. En general, las moléculas que son reconocidas por los anticuerpos se denominan antígenos.

Un anticuerpo es una molécula de tamaño considerable (150,00 unidades de peso molecular) y de estructura modular, es decir, formada por dos tipos de proteínas llamadas “cadena pesada” y “cadena ligera”, por su tamaño relativo. A su vez, cada cadena está conformada por al menos dos segmentos: una región variable (VH para referirse a la cadena pesada; VL para la ligera) y una región constante que para el caso de la cadena ligera posee un solo módulo constante, mientras que la cadena pesada tiene tres (ver figura 1).
Con base en este conocimiento de la estructura modular de los anticuerpos, y sabiendo que las regiones variables (VH y VL) al unirse una a la otra se encargan del reconocimiento de los agentes extraños, en el laboratorio podemos construir anticuerpos que solo estén conformados por el segmento variable de cada cadena (VH+VL), unidos por un segmento conector (scFv, por sus iniciales en inglés “single chain Fv” que significa cadena única de segmentos variables; ver figura 1). Tratándose de anticuerpos obtenidos en el laboratorio por técnicas de biología molecular a partir de material genético humano y usando bacterias como las fábricas productoras, se les denomina anticuerpos recombinantes de origen humano.
De esta manera, cuando se cuenta con la colección de todos los posibles anticuerpos presentes en un organismo, en este caso de humano, se dice que se trata de una biblioteca o repertorio de anticuerpos recombinantes humanos. Para construir dicha biblioteca, es necesario insertar la colección de genes de los scFvs en un sistema biológico que permita aislar un anticuerpo específico para cada uno de los antígenos usados.
El sistema biológico más utilizado para estos fines son los virus de tipo “filamentoso” que infectan bacterias (microscópicamente parecidos aun pedazo de varilla), denominados fagos filamentosos.
Estos virus bacterianos se pueden manipular de tal manera que se puede insertar en su material genético el repertorio de genes que permiten producir los diferentes scFvs.
Esta manipulación, permite unir los scFvs a una proteína del virus que se ubica en la superficie del mismo y técnicamente a todo este proceso se le llama despliegue en fagos.
Cada virus llevará expuesto un solo tipo de scFv. En este sentido, a cada virus de la biblioteca se le considera como un “fago-anticuerpo” y a la colección completa de fago-anticuerpos, como ya se mencionó, se le considera una biblioteca o repertorio de anticuerpos recombinantes.
Al estar expuestos los scFvs en la superficie del virus, pueden unirse a su antígeno correspondiente. Para aislar un anticuerpo específico, se hace interaccionar la biblioteca con un antígeno determinado, previamente pegado a las paredes internas de un tubo de plástico. Todos aquellos anticuerpos que no se peguen al antígeno, son eliminados por lavados repetidos del interior del tubo. Aquellos que se quedaron pegados son recuperados para infectar bacterias. Un tiempo después de la infección se recuperan los fago-anticuerpos para someterlos a una nueva ronda de pegado al antígeno. Al final de tres a cuatro rondas de pegado, lavado y recuperación de los fago-anticuerpos, se logra aislar aquellos que interaccionan fuertemente con su antígeno. El mejor anticuerpo será aquel que después de ser evaluado por las técnicas que permiten medir la “fuerza” con la que se une a su antígeno, sea el más “fuerte” para pegarse.

La identidad del anticuerpo “ganador” se puede conocer al determinar la correspondiente identidad de su material genético por técnicas de secuenciación de ADN (ácidos nucleicos o material genético). En nuestro laboratorio contamos con un repertorio de origen humano que contiene cerca de 100 millones de anticuerpos diferentes. Este número de anticuerpos se logró obtener combinando aproximadamente 10,000 segmentos VH diferentes con 10,000 segmentos VL igualmente diferentes. De este repertorio se han aislado anticuerpos que neutralizan venenos de alacrán (ver artículo publicado en La Unión de Morelos el 1o de marzo de 2010:  http://www.acmor.org.mx/descargas/10_mar_01_antivenenos.pdf ).
Estamos por terminar de construir una biblioteca que contendrá más de mil millones de anticuerpos humanos diferentes. Los anticuerpos aislados de la manera descrita pueden ser utilizados como agentes terapéuticos (para curar enfermedades) o para diagnosticarlas.
Todo esto significa que se estaría en capacidad de aislar anticuerpos específicos para millones de antígenos distintos.
Actualmente la agencia de los Estados Unidos de Norteamérica que otorga los permisos para el uso de fármacos (drogas) y alimentos (FDA, Food and Drug Administration, equivalente a nuestra Secretaria de Salud), revela que aproximadamente el 30 % de los compuestos aprobados o por aprobarse son anticuerpos. Esto habla por sí solo de la importancia actual de los anticuerpos.