Um grupo de pesquisadores desenvolveu uma abordagem para produzir de forma eficiente anticorpos que podem se ligar a duas moléculas-alvo diferentes simultaneamente, uma inovação há muito desejada no campo da imunoterapia contra o câncer. Os detalhes serão publicados na edição de 1º de setembro da Journal of Biological Chemistry .

Os anticorpos são proteínas produzidas pelo sistema imunológico que se especializam em reconhecer e se ligar a alvos moleculares exclusivos de bactérias, vírus ou outras células estranhas. Como os anticorpos são estáveis ​​e duradouros no corpo humano e podem reconhecer com precisão alvos específicos, eles têm sido explorados para desenvolver novos tratamentos para doenças. Por exemplo, anticorpos modificados podem ser usados ​​para se ligar a alvos em células cancerosas, recrutar o sistema imunológico para atacar o câncer ou impedir que as células cancerosas se multipliquem. Por causa de sua precisão e capacidade de estimular a resposta imunológica do corpo, terapias baseadas em anticorpos geralmente têm menos efeitos colaterais do que quimioterapia ou radiação.

Os anticorpos são em forma de "Y", e normalmente ligam um alvo, ou antígeno, através da ponta de cada braço do "Y". Em anticorpos produzidos naturalmente, ambos os braços de um único anticorpo são tipicamente os mesmos e se ligam ao mesmo alvo. Uma abordagem para aumentar a versatilidade das terapias de anticorpos é projetar os chamados anticorpos biespecíficos, em que cada braço se liga a uma molécula diferente. Isso expande o intervalo para o qual os anticorpos podem ser usados. Por exemplo, um anticorpo biespecífico pode ter como alvo um grupo de proteínas compostas por vários tipos de proteínas, ou poderia reunir duas moléculas ou tipos de células diferentes.

Um medicamento semelhante a um anticorpo biespecífico - o medicamento para leucemia blinatumomabe - está atualmente no mercado. Mas o desenvolvimento de mais terapias baseadas em anticorpos biespecíficos foi dificultado por desafios técnicos. Por exemplo, certos anticorpos biespecíficos se desviam da forma Y padrão e tendem a ser menos estáveis ​​do que os anticorpos convencionais, desmoronando facilmente. Avançar, certos formatos de anticorpos biespecíficos tendem a ser difíceis de produzir em escalas industriais porque podem exigir processos de engenharia especializados.

Em experimentos publicados no JBC, uma equipe supervisionada por John de Kruif, o diretor de tecnologia da empresa de pesquisa em estágio clínico Merus N.V., anticorpos biespecíficos aprimorados por engenharia, fazendo algumas mudanças importantes na estrutura dos anticorpos naturais da imunoglobulina G humana (IgG), e mostrou que eles podiam ser facilmente fabricados. IgG é um anticorpo bem estudado e o mais abundante produzido no corpo humano.

"Nós fizemos, em uma molécula IgG completa, apenas quatro mudanças para passar de um anticorpo monoespecífico normal para um anticorpo biespecífico, "De Kruif disse." A grande coisa é que ele se parece tanto com um anticorpo normal que podemos produzi-lo bem e acreditamos que sabemos como ele se comportará. "

As quatro mutações ocorreram nos componentes proteicos da "cadeia pesada" dos anticorpos. Tipicamente, duas cadeias pesadas idênticas se emparelham em cada anticorpo. O desafio na criação de anticorpos biespecíficos era induzir cadeias pesadas não idênticas a emparelhar - criando "braços" capazes de ligar diferentes antígenos - enquanto desencorajava o emparelhamento de antígenos idênticos.

A ideia da equipe era introduzir aminoácidos com cargas opostas nas duas cadeias pesadas diferentes, de modo que as cadeias pesadas idênticas se repelissem enquanto as cadeias pesadas com carga positiva e negativa se atraíssem. Para identificar os locais certos para a introdução dessas cobranças, eles usaram simulações computacionais usando software de triagem virtual seguido de validação em laboratório.

"Usar o software de triagem virtual forneceu uma linha de base, "disse Linda Kaldenberg-Hendriks de Merus, que liderou o teste dos anticorpos. "Identificamos bons candidatos em potencial para escolhas de design nos conjuntos de cadeias pesadas, então gerou as proteínas e as caracterizou completamente. Quando vimos que eles estavam se comportando da maneira que queríamos, foi realmente satisfatório. "

A equipe também investigou a estrutura molecular dos anticorpos biespecíficos, e confirmou que as mutações resultaram em apenas mudanças muito sutis na "espinha dorsal" das cadeias pesadas, o que pode explicar a estabilidade desses anticorpos biespecíficos.

"Um ponto forte [deste estudo] foi combinar diferentes abordagens, as ferramentas computacionais com a bioquímica e biologia estrutural, "disse Camilla De Nardis de Merus and Utrecht University, que foi co-autor principal do estudo.

As proteínas que trabalharam emparelhadas para formar anticorpos biespecíficos, com muito poucos ou nenhum anticorpo monoespecífico na mistura. Em seguida, a equipe os submeteu a uma bateria de testes, confirmando que eles eram tão estáveis ​​quanto os anticorpos IgG normais e tinham propriedades farmacocinéticas semelhantes.

Como a produção e purificação de anticorpos IgG é um processo industrial bem estabelecido, a equipe poderia simplesmente fornecer aos fabricantes as sequências de proteínas modificadas com as principais mudanças que permitiram que as proteínas formassem biespecíficas. "Acreditamos que podemos fazer praticamente qualquer anticorpo biespecífico que quisermos, "Kaldenberg-Hendriks disse.

Os anticorpos biespecíficos da equipe que visam complexos de fator de crescimento de células cancerosas estão agora em ensaios clínicos, com mais ainda no pipeline pré-clínico. A equipe está entusiasmada com o potencial do formato versátil para ser adaptado a diferentes tipos de terapias.

"Os anticorpos são capazes de ser tão específicos, e você pode ajustá-los e ajustá-los, "Kaldenberg-Hendriks disse." Com anticorpos biespecíficos, acreditamos que podemos escolher as afinidades de ambos os braços e equilibrá-los para que você possa direcionar mais especificamente os tumores, e também recruta outras células ou moléculas para atacar as células tumorais sem muitos efeitos colaterais. Nós realmente achamos que é o caminho a seguir. "