Un anticuerpo de cadena pesada es un anticuerpo que consta solo de dos cadenas pesadas y carece de las dos cadenas ligeras que normalmente se encuentran en los anticuerpos.
En los anticuerpos comunes, la región de unión al antígeno consiste en los dominios variables de las cadenas pesadas y ligeras (VH y VL ) . Los anticuerpos de cadena pesada pueden unirse a antígenos a pesar de tener solo dominios VH . Esta observación ha llevado al desarrollo de un nuevo tipo de fragmentos de anticuerpos con uso potencial como fármacos , los llamados anticuerpos de dominio único . [1]
En 1989, un grupo de biólogos dirigido por Raymond Hamers en la Universidad Libre de Bruselas investigó el sistema inmunológico de los dromedarios . Además de los anticuerpos de cuatro cadenas esperados, identificaron anticuerpos más simples que consistían solo en dos cadenas pesadas. Este descubrimiento fue publicado en Nature en 1993. [2] En 1995, un equipo de investigación de la Universidad de Miami encontró un tipo diferente de anticuerpos de cadena pesada en los tiburones . [3]
El receptor de nuevo antígeno de inmunoglobulina ( IgNAR ) de los peces cartilaginosos (por ejemplo, tiburones) es un anticuerpo de cadena pesada. IgNAR muestra diferencias estructurales significativas con otros anticuerpos. Tiene cinco dominios constantes (C H ) por cadena en lugar de los tres habituales, varios enlaces disulfuro en posiciones inusuales y la región determinante de complementariedad 3 (CDR3) forma un bucle extendido que cubre el sitio que se une a una cadena ligera en otros anticuerpos. Estas diferencias, en combinación con la edad filogenética de los peces cartilaginosos, han llevado a la hipótesis de que IgNAR podría estar más estrechamente relacionado con una proteína de unión a antígeno primordial que las inmunoglobulinas de los mamíferos . Para probar esta hipótesis, sería necesario descubrir IgNAR o anticuerpos similares en vertebrados que sean filogenéticamente aún más antiguos, como la lamprea y el pez mixino . [4] Los no vertebrados no tienen anticuerpos en absoluto.
Los tiburones, y posiblemente otros peces cartilaginosos, también tienen inmunoglobulina M (IgM) e inmunoglobulina W (IgW), ambos tipos con dos cadenas pesadas y dos ligeras. [5]
Los únicos mamíferos con anticuerpos de cadena pesada ( similares a IgG ) son los camélidos como los dromedarios, camellos , llamas y alpacas . [6] Este es un desarrollo secundario: las cadenas pesadas de estos anticuerpos han perdido uno de sus dominios constantes (C H 1) y han sufrido modificaciones en el dominio variable (V H ), ambos elementos estructurales necesarios para la unión de las cadenas ligeras. En un subgrupo, el C H 1 faltante parece ser reemplazado por una región de bisagra extendida, como se muestra en la imagen. [1] [2] A pesar de su diferente estructura general, los anticuerpos de cadena pesada de camélidos comparten varias propiedades con IgNAR, por ejemplo, el bucle CDR3 extendido y la conformación del CDR1. Se ha razonado que estas similitudes son causadas por requisitos funcionales, o evolución convergente , en lugar de una relación genuina. [4]
Aproximadamente el 50% de los anticuerpos en los camélidos son del tipo común de cadena pesada/ligera de los mamíferos. [7] No se sabe si algún tipo de animal tiene solo anticuerpos de cadena pesada y carece por completo del tipo común con dos cadenas pesadas y dos ligeras.
Se ha descubierto que los anticuerpos de cadena pesada de los camélidos son tan específicos como un anticuerpo normal y, en algunos casos, son más robustos. Además, se aíslan fácilmente utilizando el mismo procedimiento de selección de fagos que se utiliza para los anticuerpos tradicionales, lo que permite cultivarlos ex vivo en grandes concentraciones. [ cita requerida ] Se han creado bibliotecas V H H de camellos dromedarios con expresión de fagos para aislar anticuerpos de dominio único contra el SARS-CoV-2 y otras infecciones virales. [ cita requerida ] El tamaño más pequeño y el dominio único hacen que estos anticuerpos sean más fáciles de transformar en células bacterianas para la producción en masa, lo que los hace ideales para fines de investigación. [8]