Un anticuerpo ( Ab ) es la forma secretada de un receptor de células B ; El término inmunoglobulina ( Ig ) puede referirse a la forma unida a la membrana o a la forma secretada del receptor de células B, pero, en términos generales, son la misma proteína, por lo que los términos a menudo se tratan como sinónimos. [1] Los anticuerpos son proteínas grandes con forma de Y que pertenecen a la superfamilia de las inmunoglobulinas y que el sistema inmunológico utiliza para identificar y neutralizar objetos extraños como bacterias y virus , incluidos aquellos que causan enfermedades. Los anticuerpos pueden reconocer prácticamente antígenos de cualquier tamaño con diversas composiciones químicas a partir de moléculas. [2] Cada anticuerpo reconoce uno o más antígenos específicos . [3] [4] Este término significa literalmente "generador de anticuerpos", ya que es la presencia de un antígeno lo que impulsa la formación de un anticuerpo específico de antígeno. Cada punta de la "Y" de un anticuerpo contiene un paratopo que se une específicamente a un epítopo particular de un antígeno, lo que permite que las dos moléculas se unan con precisión. Utilizando este mecanismo, los anticuerpos pueden "marcar" eficazmente un microbio o una célula infectada para que otras partes del sistema inmunológico lo ataquen, o pueden neutralizarlo directamente (por ejemplo, bloqueando una parte de un virus que es esencial para su invasión).
Para permitir que el sistema inmunológico reconozca millones de antígenos diferentes, los sitios de unión a antígenos en ambas puntas del anticuerpo se presentan en una variedad igualmente amplia. El resto de la estructura del anticuerpo es relativamente genérica. En los seres humanos, los anticuerpos se presentan en cinco clases, a veces denominadas isotipos: IgA , IgD , IgE , IgG e IgM . Los anticuerpos humanos IgG e IgA también se dividen en subclases discretas (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4; IgA1 e IgA2). La clase se refiere a las funciones desencadenadas por el anticuerpo (también conocidas como funciones efectoras), además de algunas otras características estructurales. Los anticuerpos de diferentes clases también difieren en dónde se liberan en el cuerpo y en qué etapa de la respuesta inmune. Es importante destacar que, si bien las clases y subclases de anticuerpos pueden ser compartidas entre especies (al menos de nombre), sus funciones y distribución en todo el cuerpo pueden ser diferentes. Por ejemplo, la IgG1 de ratón está más cerca de la IgG2 humana que de la IgG1 humana en términos de su función.
El término inmunidad humoral a menudo se trata como sinónimo de respuesta de anticuerpos, que describe la función del sistema inmunológico que existe en los humores (fluidos) del cuerpo en forma de proteínas solubles, a diferencia de la inmunidad mediada por células , que generalmente describe las respuestas. de células T (especialmente células T citotóxicas). En general, los anticuerpos se consideran parte del sistema inmunológico adaptativo , aunque esta clasificación puede resultar complicada. Por ejemplo, la IgM natural, [5] que son producidas por células del linaje B-1 que tienen propiedades más similares a las células inmunes innatas que a las adaptativas, se refiere a anticuerpos IgM producidos independientemente de una respuesta inmune que demuestran polireactividad: reconocen múltiples anticuerpos distintos (no relacionados). ) antígenos. Estos pueden trabajar con el sistema del complemento en las primeras fases de una respuesta inmune para ayudar a facilitar la eliminación del antígeno agresor y la entrega de los complejos inmunes resultantes a los ganglios linfáticos o al bazo para iniciar una respuesta inmune. Por lo tanto, en esta capacidad, la función de los anticuerpos es más parecida a la de la inmunidad innata que a la adaptativa. No obstante, en general, los anticuerpos se consideran parte del sistema inmunológico adaptativo porque demuestran una especificidad excepcional (con algunas excepciones), se producen mediante reordenamientos genéticos (en lugar de codificarse directamente en la línea germinal ) y son una manifestación de la memoria inmunológica.
En el curso de una respuesta inmune, las células B pueden diferenciarse progresivamente en células secretoras de anticuerpos (las propias células B no secretan anticuerpos; sin embargo, las células B expresan receptores de células B, la forma del anticuerpo unida a la membrana, en su superficie). ) o células B de memoria. [6] Las células secretoras de anticuerpos comprenden plasmablastos y células plasmáticas , que difieren principalmente en el grado en que secretan anticuerpos, su vida útil, adaptaciones metabólicas y marcadores de superficie. [7] Los plasmablastos son células de vida corta y que proliferan rápidamente, producidas en las primeras fases de la respuesta inmune (clásicamente descritas como que surgen extrafolicularmente en lugar de desde el centro germinal ) que tienen el potencial de diferenciarse aún más en células plasmáticas. [8] La literatura es a veces descuidada y a menudo describe los plasmablastos como simplemente células plasmáticas de vida corta; formalmente esto es incorrecto. Las células plasmáticas, por el contrario, no se dividen (están diferenciadas terminalmente ) y dependen de nichos de supervivencia que comprenden tipos celulares específicos y citoquinas para persistir. [9] Las células plasmáticas secretarán enormes cantidades de anticuerpos independientemente de si su antígeno afín está presente o no, lo que garantiza que los niveles de anticuerpos contra el antígeno en cuestión no caigan a 0, siempre que la célula plasmática permanezca viva. Sin embargo, la tasa de secreción de anticuerpos puede regularse, por ejemplo, mediante la presencia de moléculas adyuvantes que estimulan la respuesta inmune, como los ligandos TLR . [10] Las células plasmáticas de larga vida pueden vivir potencialmente durante toda la vida del organismo. [11] Clásicamente, los nichos de supervivencia que albergan células plasmáticas de larga vida residen en la médula ósea, [12] aunque no se puede asumir que cualquier célula plasmática determinada en la médula ósea tendrá una vida larga. Sin embargo, otros trabajos indican que se pueden establecer fácilmente nichos de supervivencia dentro de los tejidos mucosos, aunque las clases de anticuerpos involucrados muestran una jerarquía diferente a la de los de la médula ósea. [13] [14] Las células B también pueden diferenciarse en células B de memoria que pueden persistir durante décadas de manera similar a las células plasmáticas de larga vida. Estas células pueden recuperarse rápidamente en una respuesta inmune secundaria, experimentando cambio de clase, maduración de afinidad y diferenciación en células secretoras de anticuerpos.
Los anticuerpos son fundamentales para la protección inmunitaria provocada por la mayoría de las vacunas e infecciones (aunque otros componentes del sistema inmunitario ciertamente participan y, en algunas enfermedades, son considerablemente más importantes que los anticuerpos a la hora de generar una respuesta inmunitaria, por ejemplo, el herpes zoster ). [15] La protección duradera contra las infecciones causadas por un microbio determinado (es decir, la capacidad del microbio para ingresar al cuerpo y comenzar a replicarse (no necesariamente para causar una enfermedad)) depende de la producción sostenida de grandes cantidades de anticuerpos, lo que significa que Idealmente, las vacunas provocan niveles elevados persistentes de anticuerpos, que dependen de células plasmáticas de larga vida. Al mismo tiempo, muchos microbios de importancia médica tienen la capacidad de mutar para escapar de los anticuerpos provocados por infecciones previas, y las células plasmáticas de larga vida no pueden sufrir maduración de afinidad ni cambio de clase. Esto se compensa a través de las células B de memoria: nuevas variantes de un microbio que aún conservan características estructurales de antígenos encontrados anteriormente pueden provocar respuestas de células B de memoria que se adaptan a esos cambios. Se ha sugerido que las células plasmáticas de larga vida secretan receptores de células B con mayor afinidad que los de las superficies de las células B de memoria, pero los hallazgos no son del todo consistentes en este punto. [dieciséis]
Los anticuerpos son proteínas pesadas (~150 k Da ) de aproximadamente 10 nm de tamaño, [17] dispuestas en tres regiones globulares que forman aproximadamente una Y.
En los seres humanos y en la mayoría de los demás mamíferos , una unidad de anticuerpo consta de cuatro cadenas polipeptídicas ; dos cadenas pesadas idénticas y dos cadenas ligeras idénticas unidas por enlaces disulfuro . [18] Cada cadena es una serie de dominios : secuencias algo similares de aproximadamente 110 aminoácidos cada una. Estos dominios suelen representarse en esquemas simplificados como rectángulos. Las cadenas ligeras constan de un dominio variable V L y un dominio constante C L , mientras que las cadenas pesadas contienen un dominio variable V H y de tres a cuatro dominios constantes C H 1, CH 2, ... [19]
Estructuralmente, un anticuerpo también se divide en dos fragmentos de unión al antígeno (Fab), que contienen un dominio VL , VH , CL y CH1 cada uno, así como el fragmento cristalizable (Fc), que forma el tronco de la Y. forma. [20] Entre ellos hay una región bisagra de las cadenas pesadas, cuya flexibilidad permite que los anticuerpos se unan a pares de epítopos a diversas distancias, formen complejos ( dímeros , trímeros, etc.) y se unan a moléculas efectoras más fácilmente. [21]
En una prueba de electroforesis de proteínas sanguíneas , los anticuerpos migran principalmente a la última fracción de gammaglobulina . Por el contrario, la mayoría de las gammaglobulinas son anticuerpos, razón por la cual los dos términos se utilizaron históricamente como sinónimos, al igual que los símbolos Ig y γ . Esta terminología variante cayó en desuso debido a que la correspondencia era inexacta y debido a la confusión con las cadenas pesadas γ (gamma) que caracterizan la clase de anticuerpos IgG . [22] [23]
Los dominios variables también pueden denominarse región F V. Es la subregión de Fab que se une a un antígeno. Más específicamente, cada dominio variable contiene tres regiones hipervariables : los aminoácidos que se ven allí varían más de un anticuerpo a otro. Cuando la proteína se pliega, estas regiones dan lugar a tres bucles de cadenas β , localizados uno cerca del otro en la superficie del anticuerpo. Estos bucles se denominan regiones determinantes de la complementariedad (CDR), ya que su forma complementa la de un antígeno. Tres CDR de cada una de las cadenas pesada y ligera forman juntas un sitio de unión de anticuerpos cuya forma puede ser cualquier cosa, desde una bolsa a la que se une un antígeno más pequeño, hasta una superficie más grande y una protuberancia que sobresale de una ranura de un antígeno. Sin embargo, normalmente sólo unos pocos residuos contribuyen a la mayor parte de la energía de enlace. [3]
La existencia de dos sitios de unión de anticuerpos idénticos permite que las moléculas de anticuerpos se unan fuertemente a antígenos multivalentes (sitios repetidos como los polisacáridos en las paredes celulares bacterianas u otros sitios a cierta distancia entre sí), así como formar complejos de anticuerpos y complejos antígeno-anticuerpo de mayor tamaño. complejos . [3] El entrecruzamiento resultante juega un papel en la activación de otras partes del sistema inmunológico. [ cita necesaria ]
Las estructuras de las CDR han sido agrupadas y clasificadas por Chothia et al. [24] y más recientemente por North et al. [25] y Nikoloudis et al. [26] Sin embargo, describir el sitio de unión de un anticuerpo utilizando una sola estructura estática limita la comprensión y caracterización de la función y las propiedades del anticuerpo. Para mejorar la predicción de la estructura de los anticuerpos y tener en cuenta los movimientos de interfaz y bucle de CDR fuertemente correlacionados, los paratopos de anticuerpos deben describirse como estados de interconversión en solución con probabilidades variables. [27]
En el marco de la teoría de las redes inmunitarias , las CDR también se denominan idiotipos. Según la teoría de la red inmune, el sistema inmunológico adaptativo está regulado por interacciones entre idiotipos.
La región Fc (el tronco de la forma de Y) está compuesta de dominios constantes de las cadenas pesadas. Su función es modular la actividad de las células inmunitarias: es donde se unen las moléculas efectoras, lo que desencadena varios efectos después de que la región Fab del anticuerpo se une a un antígeno. [3] [21] Las células efectoras (como los macrófagos o las células asesinas naturales ) se unen a través de sus receptores Fc (FcR) a la región Fc de un anticuerpo, mientras que el sistema del complemento se activa uniéndose al complejo proteico C1q . La IgG o la IgM pueden unirse a C1q, pero la IgA no, por lo tanto la IgA no activa la vía clásica del complemento . [28]
Otra función de la región Fc es distribuir selectivamente diferentes clases de anticuerpos por todo el cuerpo. En particular, el receptor Fc neonatal (FcRn) se une a la región Fc de los anticuerpos IgG para transportarla a través de la placenta, desde la madre al feto. Además de esto, la unión a FcRn confiere a la IgG una vida media excepcionalmente larga en relación con otras proteínas plasmáticas de 3 a 4 semanas. En la mayoría de los casos (según el alotipo), la IgG3 tiene mutaciones en el sitio de unión de FcRn que reducen la afinidad por FcRn, y se cree que han evolucionado para limitar los efectos altamente inflamatorios de esta subclase. [29]
Los anticuerpos son glicoproteínas , [30] es decir, tienen carbohidratos (glucanos) añadidos a residuos de aminoácidos conservados . [30] [31] Estos sitios de glicosilación conservados ocurren en la región Fc e influyen en las interacciones con las moléculas efectoras. [30] [32]
El extremo N de cada cadena está situado en la punta. Cada dominio de inmunoglobulina tiene una estructura similar, característica de todos los miembros de la superfamilia de inmunoglobulinas : está compuesto por entre 7 (para dominios constantes) y 9 (para dominios variables) cadenas β , formando dos láminas beta en un motivo clave griego . Las láminas crean una forma de "sándwich", el pliegue de inmunoglobulina , que se mantiene unida por un enlace disulfuro.
Los anticuerpos secretados pueden presentarse como una única unidad en forma de Y, un monómero . Sin embargo, algunas clases de anticuerpos también forman dímeros con dos unidades de Ig (como la IgA), tetrámeros con cuatro unidades de Ig (como la IgM de peces teleósteos ) o pentámeros con cinco unidades de Ig (como la IgW de tiburón o la IgM de mamíferos, que ocasionalmente también forman hexámeros ). , con seis unidades). [33] La IgG también puede formar hexámeros, aunque no se requiere cadena J. [34] También se han informado tetrámeros y pentámeros de IgA. [35]
Los anticuerpos también forman complejos al unirse al antígeno: esto se llama complejo antígeno-anticuerpo o complejo inmunológico . Los antígenos pequeños pueden entrecruzar dos anticuerpos, lo que también conduce a la formación de dímeros, trímeros, tetrámeros, etc. de anticuerpos. Los antígenos multivalentes (p. ej., células con múltiples epítopos) pueden formar complejos más grandes con anticuerpos. Un ejemplo extremo es la acumulación o aglutinación de glóbulos rojos con anticuerpos en la prueba de Coombs para determinar los grupos sanguíneos : los grandes grumos se vuelven insolubles, lo que provoca una precipitación visualmente aparente .
La forma de un anticuerpo unida a la membrana puede denominarse inmunoglobulina de superficie (sIg) o inmunoglobulina de membrana (mIg). Es parte del receptor de células B (BCR), que permite que una célula B detecte cuando un antígeno específico está presente en el cuerpo y desencadena la activación de las células B. [36] El BCR está compuesto por anticuerpos IgD o IgM unidos a la superficie y heterodímeros Ig-α e Ig-β asociados , que son capaces de transducir señales . [37] Una célula B humana típica tendrá entre 50.000 y 100.000 anticuerpos unidos a su superficie. [37] Al unirse al antígeno, se agrupan en grandes parches, que pueden exceder 1 micrómetro de diámetro, en balsas de lípidos que aíslan los BCR de la mayoría de los demás receptores de señalización celular . [37] Estos parches pueden mejorar la eficiencia de la respuesta inmune celular . [38] En los seres humanos, la superficie celular está desnuda alrededor de los receptores de células B durante varios cientos de nanómetros, [37] lo que aísla aún más las BCR de influencias competitivas.
Los anticuerpos pueden presentarse en diferentes variedades conocidas como isotipos o clases . En los seres humanos existen cinco clases de anticuerpos conocidas como IgA, IgD, IgE, IgG e IgM, que se subdividen en subclases como IgA1, IgA2. El prefijo "Ig" significa inmunoglobulina , mientras que el sufijo indica el tipo de cadena pesada que contiene el anticuerpo: los tipos de cadena pesada α (alfa), γ (gamma), δ (delta), ε (épsilon), μ (mu). dan lugar a IgA, IgG, IgD, IgE, IgM, respectivamente. Las características distintivas de cada clase están determinadas por la parte de la cadena pesada dentro de la bisagra y la región Fc. [3]
Las clases difieren en sus propiedades biológicas, ubicaciones funcionales y capacidad para hacer frente a diferentes antígenos, como se muestra en la tabla. [18] Por ejemplo, los anticuerpos IgE son responsables de una respuesta alérgica que consiste en la liberación de histamina de los mastocitos , a menudo un único contribuyente al asma (aunque existen otras vías y síntomas muy similares a los del asma, aunque técnicamente no). La región variable del anticuerpo se une al antígeno alérgico, por ejemplo a las partículas de ácaros del polvo doméstico , mientras que su región Fc (en las cadenas pesadas ε) se une al receptor Fc ε de un mastocito, provocando su degranulación : la liberación de moléculas almacenadas en sus gránulos. [39]
El isotipo de anticuerpo de una célula B cambia durante el desarrollo y la activación celular. Las células B inmaduras, que nunca han estado expuestas a un antígeno, expresan sólo el isotipo IgM en una forma unida a la superficie celular. El linfocito B, en esta forma lista para responder, se conoce como " linfocito B ingenuo ". El linfocito B vírgenes expresa tanto IgM como IgD de superficie. La coexpresión de ambos isotipos de inmunoglobulinas prepara a las células B para responder al antígeno. [44] La activación de las células B sigue a la interacción de la molécula de anticuerpo unida a la célula con un antígeno, lo que hace que la célula se divida y se diferencie en una célula productora de anticuerpos llamada célula plasmática . En esta forma activada, la célula B comienza a producir anticuerpos en forma secretada en lugar de en forma unida a la membrana . Algunas células hijas de las células B activadas experimentan un cambio de isotipo , un mecanismo que hace que la producción de anticuerpos cambie de IgM o IgD a otros isotipos de anticuerpos, IgE, IgA o IgG, que tienen funciones definidas en el sistema inmunológico.
En los mamíferos existen dos tipos de cadena ligera de inmunoglobulina , que se denominan lambda (λ) y kappa (κ). Sin embargo, no se conoce ninguna diferencia funcional entre ellos y ambos pueden ocurrir con cualquiera de los cinco tipos principales de cadenas pesadas. [3] Cada anticuerpo contiene dos cadenas ligeras idénticas: ambas κ o ambas λ. Las proporciones de los tipos κ y λ varían según la especie y pueden usarse para detectar una proliferación anormal de clones de células B. Otros tipos de cadenas ligeras, como la cadena iota (ι), se encuentran en otros vertebrados como tiburones ( Chondrichthyes ) y peces óseos ( Teleostei ).
En la mayoría de los mamíferos placentarios , la estructura de los anticuerpos es generalmente la misma. Los peces con mandíbulas parecen ser los animales más primitivos capaces de producir anticuerpos similares a los de los mamíferos, aunque muchas características de su inmunidad adaptativa aparecieron algo antes. [45]
Los peces cartilaginosos (como los tiburones) producen anticuerpos de cadena pesada únicamente (es decir, que carecen de cadenas ligeras) que, además, presentan pentámeros de cadena más larga (con cinco unidades constantes por molécula). Los camélidos (como los camellos, las llamas y las alpacas) también se destacan por producir anticuerpos exclusivos de cadenas pesadas. [3] [46]
El paratopo del anticuerpo interactúa con el epítopo del antígeno. Un antígeno suele contener diferentes epítopos a lo largo de su superficie dispuestos de forma discontinua, y los epítopos dominantes de un antígeno determinado se denominan determinantes.
Anticuerpo y antígeno interactúan por complementariedad espacial (cerradura y llave). Las fuerzas moleculares implicadas en la interacción Fab-epítopo son débiles y no específicas (por ejemplo, fuerzas electrostáticas , enlaces de hidrógeno , interacciones hidrofóbicas y fuerzas de van der Waals) . Esto significa que la unión entre anticuerpo y antígeno es reversible y que la afinidad del anticuerpo hacia un antígeno es relativa más que absoluta. Una unión relativamente débil también significa que es posible que un anticuerpo reaccione de forma cruzada con diferentes antígenos de diferentes afinidades relativas.
Las principales categorías de acción de los anticuerpos incluyen las siguientes:
De manera más indirecta, un anticuerpo puede indicar a las células inmunitarias que presenten fragmentos de anticuerpos a las células T , o regular negativamente otras células inmunitarias para evitar la autoinmunidad .
Las células B activadas se diferencian en células productoras de anticuerpos llamadas células plasmáticas que secretan anticuerpos solubles o células de memoria que sobreviven en el cuerpo durante años para permitir que el sistema inmunológico recuerde un antígeno y responda más rápido ante exposiciones futuras. [50]
En las etapas de la vida prenatal y neonatal, la presencia de anticuerpos la proporciona la inmunización pasiva de la madre. La producción temprana de anticuerpos endógenos varía según los diferentes tipos de anticuerpos y suele aparecer durante los primeros años de vida. Dado que los anticuerpos existen libremente en el torrente sanguíneo, se dice que son parte del sistema inmunológico humoral . Los anticuerpos circulantes son producidos por células B clonales que responden específicamente a un solo antígeno (un ejemplo es un fragmento de proteína de la cápside de un virus ). Los anticuerpos contribuyen a la inmunidad de tres maneras: evitan que los patógenos entren en las células o las dañen al unirse a ellas; estimulan la eliminación de patógenos por parte de los macrófagos y otras células recubriendo el patógeno; y desencadenan la destrucción de patógenos al estimular otras respuestas inmunes como la vía del complemento . [51] Los anticuerpos también desencadenarán la degranulación de aminas vasoactivas para contribuir a la inmunidad contra ciertos tipos de antígenos (helmintos, alérgenos).
Los anticuerpos que se unen a antígenos de superficie (por ejemplo, en bacterias) atraerán el primer componente de la cascada del complemento con su región Fc e iniciarán la activación del sistema del complemento "clásico". [51] Esto resulta en la muerte de bacterias de dos maneras. [43] Primero, la unión del anticuerpo y las moléculas del complemento marca al microbio para su ingestión por los fagocitos en un proceso llamado opsonización ; estos fagocitos son atraídos por determinadas moléculas del complemento generadas en la cascada del complemento. En segundo lugar, algunos componentes del sistema del complemento forman un complejo de ataque a la membrana para ayudar a los anticuerpos a matar la bacteria directamente (bacteriólisis). [52]
Para combatir los patógenos que se replican fuera de las células, los anticuerpos se unen a los patógenos para unirlos y provocar que se aglutinen . Dado que un anticuerpo tiene al menos dos paratopos, puede unirse a más de un antígeno uniéndose a epítopos idénticos que se encuentran en las superficies de estos antígenos. Al recubrir el patógeno, los anticuerpos estimulan funciones efectoras contra el patógeno en las células que reconocen su región Fc. [43]
Aquellas células que reconocen patógenos recubiertos tienen receptores Fc que, como su nombre indica, interactúan con la región Fc de los anticuerpos IgA, IgG e IgE. La interacción de un anticuerpo particular con el receptor Fc de una célula particular desencadena una función efectora de esa célula; los fagocitos fagocitarán , los mastocitos y los neutrófilos se desgranularán , las células asesinas naturales liberarán citoquinas y moléculas citotóxicas ; eso, en última instancia, resultará en la destrucción del microbio invasor. La activación de las células asesinas naturales por anticuerpos inicia un mecanismo citotóxico conocido como citotoxicidad mediada por células dependiente de anticuerpos (ADCC); este proceso puede explicar la eficacia de los anticuerpos monoclonales utilizados en terapias biológicas contra el cáncer . Los receptores Fc son específicos de isotipo, lo que proporciona una mayor flexibilidad al sistema inmunológico, invocando sólo los mecanismos inmunológicos apropiados para distintos patógenos. [3]
Los humanos y los primates superiores también producen "anticuerpos naturales" que están presentes en el suero antes de la infección viral. Los anticuerpos naturales se han definido como anticuerpos que se producen sin ninguna infección previa, vacunación , exposición a otros antígenos extraños o inmunización pasiva . Estos anticuerpos pueden activar la vía clásica del complemento que conduce a la lisis de partículas virales envueltas mucho antes de que se active la respuesta inmune adaptativa. Muchos anticuerpos naturales están dirigidos contra el disacárido galactosa α(1,3)-galactosa (α-Gal), que se encuentra como un azúcar terminal en las proteínas glicosiladas de la superficie celular y se genera en respuesta a la producción de este azúcar por bacterias contenidas en el intestino humano. [53] Se cree que el rechazo de órganos xenotrasplantados es, en parte, el resultado de la unión de anticuerpos naturales que circulan en el suero del receptor a antígenos α-Gal expresados en el tejido del donante. [54]
Prácticamente todos los microbios pueden desencadenar una respuesta de anticuerpos. El reconocimiento y la erradicación exitosos de muchos tipos diferentes de microbios requiere diversidad entre los anticuerpos; su composición de aminoácidos varía, lo que les permite interactuar con muchos antígenos diferentes. [55] Se ha estimado que los humanos generan alrededor de 10 mil millones de anticuerpos diferentes, cada uno de ellos capaz de unirse a un epítopo distinto de un antígeno. [56] Aunque se genera un enorme repertorio de diferentes anticuerpos en un solo individuo, el número de genes disponibles para producir estas proteínas está limitado por el tamaño del genoma humano. Se han desarrollado varios mecanismos genéticos complejos que permiten a las células B de los vertebrados generar un conjunto diverso de anticuerpos a partir de un número relativamente pequeño de genes de anticuerpos. [57]
La región cromosómica que codifica un anticuerpo es grande y contiene varios loci genéticos distintos para cada dominio del anticuerpo: la región cromosómica que contiene genes de cadena pesada ( IGH@ ) se encuentra en el cromosoma 14 , y los loci que contienen genes de cadena ligera lambda y kappa ( IGL@ e IGK@ ) se encuentran en los cromosomas 22 y 2 en humanos. Uno de estos dominios se llama dominio variable, que está presente en cada cadena pesada y ligera de cada anticuerpo, pero puede diferir en diferentes anticuerpos generados a partir de distintas células B. Las diferencias entre los dominios variables se ubican en tres bucles conocidos como regiones hipervariables (HV-1, HV-2 y HV-3) o regiones determinantes de la complementariedad (CDR1, CDR2 y CDR3). Las CDR están respaldadas dentro de los dominios variables por regiones marco conservadas. El locus de la cadena pesada contiene alrededor de 65 genes de dominio variable diferentes que difieren en sus CDR. La combinación de estos genes con una serie de genes para otros dominios del anticuerpo genera una gran caballería de anticuerpos con un alto grado de variabilidad. Esta combinación se denomina recombinación V(D)J y se analiza a continuación. [58]
La recombinación somática de inmunoglobulinas, también conocida como recombinación V(D)J , implica la generación de una región variable de inmunoglobulina única. La región variable de cada cadena pesada o ligera de inmunoglobulina está codificada en varias partes, conocidas como segmentos genéticos (subgenes). Estos segmentos se denominan segmentos variables (V), de diversidad (D) y de unión (J). [57] Los segmentos V, D y J se encuentran en las cadenas pesadas de Ig , pero solo los segmentos V y J se encuentran en las cadenas ligeras de Ig . Existen múltiples copias de los segmentos de los genes V, D y J, y están dispuestas en tándem en los genomas de los mamíferos . En la médula ósea, cada célula B en desarrollo ensamblará una región variable de inmunoglobulina seleccionando y combinando aleatoriamente un segmento de gen V, uno D y uno J (o un segmento V y uno J en la cadena ligera). Como hay múltiples copias de cada tipo de segmento genético y se pueden usar diferentes combinaciones de segmentos genéticos para generar cada región variable de inmunoglobulina, este proceso genera una gran cantidad de anticuerpos, cada uno con diferentes paratopos y, por lo tanto, diferentes especificidades antigénicas. [59] La reordenación de varios subgenes (es decir, la familia V2) para la inmunoglobulina de cadena ligera lambda se combina con la activación del microARN miR-650, que influye aún más en la biología de las células B.
Las proteínas RAG desempeñan un papel importante con la recombinación V(D)J al cortar el ADN en una región particular. [59] Sin la presencia de estas proteínas, la recombinación V(D)J no se produciría. [59]
Después de que una célula B produce un gen de inmunoglobulina funcional durante la recombinación V(D)J, no puede expresar ninguna otra región variable (un proceso conocido como exclusión alélica ), por lo que cada célula B puede producir anticuerpos que contienen solo un tipo de cadena variable. [3] [60]
Tras la activación con antígeno, las células B comienzan a proliferar rápidamente. En estas células que se dividen rápidamente, los genes que codifican los dominios variables de las cadenas pesada y ligera sufren una alta tasa de mutación puntual , mediante un proceso llamado hipermutación somática (SHM). SHM da como resultado aproximadamente un cambio de nucleótido por gen variable, por división celular. [61] Como consecuencia, cualquier célula B hija adquirirá ligeras diferencias de aminoácidos en los dominios variables de sus cadenas de anticuerpos.
Esto sirve para aumentar la diversidad del conjunto de anticuerpos y afecta la afinidad de unión al antígeno del anticuerpo . [62] Algunas mutaciones puntuales darán como resultado la producción de anticuerpos que tienen una interacción más débil (baja afinidad) con su antígeno que el anticuerpo original, y algunas mutaciones generarán anticuerpos con una interacción más fuerte (alta afinidad). [63] Las células B que expresan anticuerpos de alta afinidad en su superficie recibirán una fuerte señal de supervivencia durante las interacciones con otras células, mientras que aquellas con anticuerpos de baja afinidad no la recibirán y morirán por apoptosis . [63] Por lo tanto, las células B que expresan anticuerpos con una mayor afinidad por el antígeno superarán a aquellas con afinidades más débiles para la función y la supervivencia, lo que permitirá que la afinidad promedio de los anticuerpos aumente con el tiempo. El proceso de generar anticuerpos con mayores afinidades de unión se llama maduración de afinidad . La maduración de la afinidad ocurre en las células B maduras después de la recombinación V(D)J y depende de la ayuda de las células T colaboradoras . [64]
El cambio de isotipo o clase es un proceso biológico que ocurre después de la activación de la célula B, lo que permite que la célula produzca diferentes clases de anticuerpos (IgA, IgE o IgG). [59] Las diferentes clases de anticuerpos y, por tanto, las funciones efectoras, están definidas por las regiones constantes (C) de la cadena pesada de inmunoglobulina. Inicialmente, las células B vírgenes expresan sólo IgM e IgD de la superficie celular con regiones de unión a antígeno idénticas. Cada isotipo está adaptado para una función distinta; por lo tanto, después de la activación, podría ser necesario un anticuerpo con una función efectora IgG, IgA o IgE para eliminar eficazmente un antígeno. El cambio de clase permite que diferentes células hijas de la misma célula B activada produzcan anticuerpos de diferentes isotipos. Sólo la región constante de la cadena pesada del anticuerpo cambia durante el cambio de clase; las regiones variables y, por tanto, la especificidad del antígeno, permanecen sin cambios. Así, la progenie de una única célula B puede producir anticuerpos, todos específicos para el mismo antígeno, pero con la capacidad de producir la función efectora apropiada para cada desafío antigénico. El cambio de clase es provocado por citocinas; el isotipo generado depende de qué citocinas están presentes en el entorno de las células B. [sesenta y cinco]
El cambio de clase se produce en el locus del gen de la cadena pesada mediante un mecanismo llamado recombinación de cambio de clase (CSR). Este mecanismo se basa en motivos de nucleótidos conservados , llamados regiones de conmutación (S) , que se encuentran en el ADN aguas arriba de cada gen de región constante (excepto en la cadena δ). La cadena de ADN se rompe mediante la actividad de una serie de enzimas en dos regiones S seleccionadas. [66] [67] El exón del dominio variable se vuelve a unir mediante un proceso llamado unión de extremos no homólogos (NHEJ) a la región constante deseada (γ, α o ε). Este proceso da como resultado un gen de inmunoglobulina que codifica un anticuerpo de un isotipo diferente. [68]
Un anticuerpo puede denominarse monoespecífico si tiene especificidad por un único antígeno o epítopo, [69] o biespecífico si tiene afinidad por dos antígenos diferentes o dos epítopos diferentes en el mismo antígeno. [70] Un grupo de anticuerpos puede denominarse polivalente (o inespecífico ) si tienen afinidad por varios antígenos [71] o microorganismos. [71] La inmunoglobulina intravenosa , a menos que se indique lo contrario, consiste en una variedad de IgG diferentes (IgG policlonales). Por el contrario, los anticuerpos monoclonales son anticuerpos idénticos producidos por una única célula B.
Los anticuerpos heterodiméricos, que también son anticuerpos asimétricos, permiten una mayor flexibilidad y nuevos formatos para unir una variedad de medicamentos a los brazos de anticuerpos. Uno de los formatos generales para un anticuerpo heterodimérico es el formato de "perillas en agujeros". Este formato es específico de la parte de la cadena pesada de la región constante de los anticuerpos. La parte de las "perillas" se diseña reemplazando un aminoácido pequeño por uno más grande. Encaja en el "agujero", que se crea reemplazando un aminoácido grande por uno más pequeño. Lo que conecta las "perillas" con los "agujeros" son los enlaces disulfuro entre cada cadena. La forma de "perillas en agujeros" facilita la citotoxicidad mediada por células dependiente de anticuerpos. Los fragmentos variables de cadena única ( scFv ) están conectados al dominio variable de la cadena pesada y ligera mediante un péptido conector corto. El conector es rico en glicina, que le da más flexibilidad, y serina/treonina, que le da especificidad. Se pueden conectar dos fragmentos scFv diferentes entre sí, a través de una región bisagra, al dominio constante de la cadena pesada o al dominio constante de la cadena ligera. [72] Esto le da al anticuerpo biespecificidad, lo que permite las especificidades de unión de dos antígenos diferentes. [73] El formato "perillas en agujeros" mejora la formación de heterodímeros pero no suprime la formación de homodímeros.
Para mejorar aún más la función de los anticuerpos heterodiméricos, muchos científicos buscan construcciones artificiales. Los anticuerpos artificiales son motivos proteicos muy diversos que utilizan la estrategia funcional de la molécula de anticuerpo, pero no están limitados por las limitaciones estructurales del bucle y la estructura del anticuerpo natural. [74] Ser capaz de controlar el diseño combinacional de la secuencia y el espacio tridimensional podría trascender el diseño natural y permitir la unión de diferentes combinaciones de drogas a los brazos.
Los anticuerpos heterodiméricos tienen una mayor variedad de formas que pueden adoptar y los medicamentos que se adjuntan a los brazos no tienen que ser los mismos en cada brazo, lo que permite usar diferentes combinaciones de medicamentos en el tratamiento del cáncer. Los productos farmacéuticos son capaces de producir anticuerpos biespecíficos e incluso multiespecíficos altamente funcionales. El grado en que pueden funcionar es impresionante, dado que tal cambio de forma con respecto a la forma natural debería conducir a una menor funcionalidad.
La diversificación de anticuerpos generalmente ocurre a través de hipermutación somática, cambio de clase y maduración de afinidad dirigida a los loci del gen BCR, pero en ocasiones se han documentado formas de diversificación menos convencionales. [75] Por ejemplo, en el caso de la malaria causada por Plasmodium falciparum , algunos anticuerpos de aquellos que habían sido infectados demostraron una inserción en el cromosoma 19 que contiene un tramo de 98 aminoácidos del receptor 1 similar a inmunoglobulina asociado a leucocitos, LAIR1 , en la articulación del codo. Esto representa una forma de transposición intercromosómica. LAIR1 normalmente se une al colágeno, pero puede reconocer miembros de la familia de polipéptidos intercalados repetitivos (RIFIN) que se expresan altamente en la superficie de los glóbulos rojos infectados con P. falciparum . De hecho, estos anticuerpos experimentaron una maduración de la afinidad que mejoró la afinidad por RIFIN pero eliminó la afinidad por el colágeno. Estos anticuerpos "que contienen LAIR1" se han encontrado en entre el 5% y el 10% de los donantes de Tanzania y Mali, aunque no en los donantes europeos. [76] Sin embargo, los donantes europeos también mostraron estiramientos de 100 a 1000 nucleótidos dentro de las articulaciones del codo. Este fenómeno particular puede ser específico de la malaria, ya que se sabe que la infección induce inestabilidad genómica. [77]
El primer uso del término "anticuerpo" se produjo en un texto de Paul Ehrlich . El término Antikörper (la palabra alemana para anticuerpo ) aparece en la conclusión de su artículo "Estudios experimentales sobre la inmunidad", publicado en octubre de 1891, que afirma que, "si dos sustancias dan lugar a dos Antikörper diferentes , entonces ellos mismos deben ser diferentes". ". [78] Sin embargo, el término no fue aceptado de inmediato y se propusieron varios otros términos para anticuerpo; estos incluían Immunkörper , Amboceptor , Zwischenkörper , sustancia sensibilisatrice , copula , Desmon , filocitasa , fijador e Immunisin . [78] La palabra anticuerpo tiene analogía formal con la palabra antitoxina y un concepto similar a Immunkörper ( cuerpo inmune en inglés). [78] Como tal, la construcción original de la palabra contiene un defecto lógico; la antitoxina es algo dirigido contra una toxina, mientras que el anticuerpo es un cuerpo dirigido contra algo. [78]
El estudio de los anticuerpos comenzó en 1890 cuando Emil von Behring y Kitasato Shibasaburō describieron la actividad de los anticuerpos contra las toxinas de la difteria y el tétanos . Von Behring y Kitasato propusieron la teoría de la inmunidad humoral , proponiendo que un mediador en el suero podría reaccionar con un antígeno extraño. [82] [83] Su idea llevó a Paul Ehrlich a proponer la teoría de la cadena lateral para la interacción entre anticuerpos y antígenos en 1897, cuando planteó la hipótesis de que los receptores (descritos como "cadenas laterales") en la superficie de las células podrían unirse específicamente a las toxinas. – en una interacción de "llave y cerradura" - y que esta reacción de unión es el desencadenante de la producción de anticuerpos. [84] Otros investigadores creían que los anticuerpos existían libremente en la sangre y, en 1904, Almroth Wright sugirió que los anticuerpos solubles recubrían las bacterias para etiquetarlas para la fagocitosis y la destrucción; proceso al que denominó opsoninización . [85]
En la década de 1920, Michael Heidelberger y Oswald Avery observaron que los antígenos podían ser precipitados por anticuerpos y demostraron que los anticuerpos están hechos de proteínas. [86] Las propiedades bioquímicas de las interacciones de unión antígeno-anticuerpo fueron examinadas con más detalle a finales de la década de 1930 por John Marrack . [87] El siguiente gran avance se produjo en la década de 1940, cuando Linus Pauling confirmó la teoría de la cerradura y la llave propuesta por Ehrlich al demostrar que las interacciones entre anticuerpos y antígenos dependen más de su forma que de su composición química. [88] En 1948, Astrid Fagraeus descubrió que las células B , en forma de células plasmáticas , eran las encargadas de generar anticuerpos. [89]
El trabajo posterior se centró en caracterizar las estructuras de las proteínas de los anticuerpos. Un avance importante en estos estudios estructurales fue el descubrimiento a principios de la década de 1960 por Gerald Edelman y Joseph Gally de la cadena ligera del anticuerpo , [90] y su comprensión de que esta proteína es la misma que la proteína de Bence-Jones descrita en 1845 por Henry Bence. Jones . [91] Edelman descubrió que los anticuerpos están compuestos de cadenas pesadas y ligeras unidas por enlaces disulfuro . Casi al mismo tiempo, Rodney Porter caracterizó las regiones de unión de anticuerpos (Fab) y de cola de anticuerpos (Fc) de IgG . [92] Juntos, estos científicos dedujeron la estructura y la secuencia completa de aminoácidos de la IgG, una hazaña por la que recibieron conjuntamente el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1972 . [92] El fragmento Fv fue preparado y caracterizado por David Givol. [93] Si bien la mayoría de estos primeros estudios se centraron en IgM e IgG, en la década de 1960 se identificaron otros isotipos de inmunoglobulinas: Thomas Tomasi descubrió el anticuerpo secretor ( IgA ); [94] David S. Rowe y John L. Fahey descubrieron la IgD; [95] y Kimishige Ishizaka y Teruko Ishizaka descubrieron la IgE y demostraron que era una clase de anticuerpos implicados en reacciones alérgicas . [96] En una serie histórica de experimentos que comenzó en 1976, Susumu Tonegawa demostró que el material genético puede reorganizarse para formar la amplia gama de anticuerpos disponibles. [97]
La detección de anticuerpos particulares es una forma muy común de diagnóstico médico y aplicaciones como la serología dependen de estos métodos. [98] Por ejemplo, en ensayos bioquímicos para el diagnóstico de enfermedades, [99] se estima a partir de la sangre un título de anticuerpos dirigidos contra el virus de Epstein-Barr o la enfermedad de Lyme . Si esos anticuerpos no están presentes, la persona no está infectada o la infección ocurrió hace mucho tiempo y las células B que generan estos anticuerpos específicos se han descompuesto naturalmente.
En inmunología clínica , los niveles de clases individuales de inmunoglobulinas se miden mediante nefelometría (o turbidimetría ) para caracterizar el perfil de anticuerpos del paciente. [100] Las elevaciones en diferentes clases de inmunoglobulinas a veces son útiles para determinar la causa del daño hepático en pacientes cuyo diagnóstico no está claro. [1] Por ejemplo, la IgA elevada indica cirrosis alcohólica , la IgM elevada indica hepatitis viral y cirrosis biliar primaria , mientras que la IgG está elevada en hepatitis viral, hepatitis autoinmune y cirrosis.
Los trastornos autoinmunes a menudo pueden atribuirse a anticuerpos que se unen a los epítopos del propio cuerpo ; muchos pueden detectarse mediante análisis de sangre . Los anticuerpos dirigidos contra los antígenos de la superficie de los glóbulos rojos en la anemia hemolítica inmunomediada se detectan con la prueba de Coombs . [101] La prueba de Coombs también se utiliza para la detección de anticuerpos en la preparación de transfusiones de sangre y también para la detección de anticuerpos en mujeres prenatales . [101]
En la práctica, para diagnosticar enfermedades infecciosas se utilizan varios métodos de inmunodiagnóstico basados en la detección de complejos antígeno-anticuerpo, por ejemplo ELISA , inmunofluorescencia , Western blot , inmunodifusión , inmunoelectroforesis e inmunoensayo magnético . [102] Los anticuerpos producidos contra la gonadotropina coriónica humana se utilizan en pruebas de embarazo de venta libre.
La nueva química del dioxaborolano permite el etiquetado de anticuerpos con fluoruro radiactivo ( 18 F ), lo que permite obtener imágenes del cáncer mediante tomografía por emisión de positrones (PET) . [103]
La terapia con anticuerpos monoclonales dirigidos se emplea para tratar enfermedades como la artritis reumatoide , [104] esclerosis múltiple , [105] psoriasis , [106] y muchas formas de cáncer, incluido el linfoma no Hodgkin , [107] cáncer colorrectal , cáncer de cabeza y cuello y cáncer de mama . [108]
Algunas deficiencias inmunitarias, como la agammaglobulinemia ligada al cromosoma X y la hipogammaglobulinemia , provocan una falta parcial o total de anticuerpos. [109] Estas enfermedades a menudo se tratan mediante la inducción de una forma de inmunidad a corto plazo llamada inmunidad pasiva . La inmunidad pasiva se logra mediante la transferencia al individuo afectado de anticuerpos ya preparados en forma de suero humano o animal , inmunoglobulinas combinadas o anticuerpos monoclonales . [110]
El factor Rh , también conocido como antígeno Rh D, es un antígeno que se encuentra en los glóbulos rojos ; los individuos Rh positivos (Rh+) tienen este antígeno en sus glóbulos rojos y los individuos Rh negativos (Rh–) no. Durante el parto normal , el trauma del parto o las complicaciones durante el embarazo, la sangre del feto puede ingresar al sistema de la madre. En el caso de una madre y un niño Rh incompatibles, la consiguiente mezcla de sangre puede sensibilizar a una madre Rh- al antígeno Rh en las células sanguíneas del niño Rh+, poniendo el resto del embarazo y cualquier embarazo posterior en riesgo de sufrir hemolítica. enfermedad del recién nacido . [111]
Los anticuerpos de inmunoglobulina Rho(D) son específicos del antígeno RhD humano. [112] Los anticuerpos anti-RhD se administran como parte de un régimen de tratamiento prenatal para prevenir la sensibilización que puede ocurrir cuando una madre Rh negativa tiene un feto Rh positivo. El tratamiento de una madre con anticuerpos anti-RhD antes e inmediatamente después del trauma y el parto destruye el antígeno Rh del feto en el sistema de la madre. Esto ocurre antes de que el antígeno pueda estimular las células B maternas para que "recuerden" el antígeno Rh generando células B de memoria. Por lo tanto, su sistema inmunológico humoral no producirá anticuerpos anti-Rh y no atacará los antígenos Rh del bebé actual ni de los futuros. El tratamiento con inmunoglobulina Rho(D) previene la sensibilización que puede provocar la enfermedad Rh , pero no previene ni trata la enfermedad subyacente en sí. [112]
Los anticuerpos específicos se producen inyectando un antígeno en un mamífero , como un ratón , una rata , un conejo , una cabra , una oveja o un caballo , para obtener grandes cantidades de anticuerpos. La sangre aislada de estos animales contiene anticuerpos policlonales (múltiples anticuerpos que se unen al mismo antígeno) en el suero , que ahora se puede llamar antisuero . También se inyectan antígenos en los pollos para generar anticuerpos policlonales en la yema del huevo . [113] Para obtener un anticuerpo que sea específico para un único epítopo de un antígeno, se aíslan del animal linfocitos secretores de anticuerpos y se inmortalizan fusionándolos con una línea celular cancerosa. Las células fusionadas se denominan hibridomas y crecerán y secretarán anticuerpos continuamente en cultivo. Las células de hibridoma individuales se aíslan mediante clonación por dilución para generar clones celulares que producen todos el mismo anticuerpo; estos anticuerpos se llaman anticuerpos monoclonales . [114] Los anticuerpos policlonales y monoclonales a menudo se purifican utilizando proteína A/G o cromatografía de afinidad de antígeno . [115]
En la investigación, los anticuerpos purificados se utilizan en muchas aplicaciones. Los anticuerpos para aplicaciones de investigación se pueden encontrar directamente a través de proveedores de anticuerpos o mediante el uso de un motor de búsqueda especializado. Los anticuerpos de investigación se utilizan con mayor frecuencia para identificar y localizar proteínas intracelulares y extracelulares . Los anticuerpos se utilizan en citometría de flujo para diferenciar tipos de células por las proteínas que expresan; Diferentes tipos de células expresan diferentes combinaciones de grupos de moléculas de diferenciación en su superficie y producen diferentes proteínas intracelulares y secretables. [116] También se utilizan en inmunoprecipitación para separar proteínas y cualquier cosa unida a ellas (co-inmunoprecipitación) de otras moléculas en un lisado celular , [117] en análisis de transferencia Western para identificar proteínas separadas por electroforesis , [118] y en inmunohistoquímica. o inmunofluorescencia para examinar la expresión de proteínas en secciones de tejido o para localizar proteínas dentro de las células con la ayuda de un microscopio . [116] [119] Las proteínas también se pueden detectar y cuantificar con anticuerpos, utilizando técnicas ELISA y ELISpot . [120] [121]
Los anticuerpos utilizados en la investigación son algunos de los reactivos más poderosos, pero también los más problemáticos, con una enorme cantidad de factores que deben controlarse en cualquier experimento, incluida la reactividad cruzada, o el anticuerpo que reconoce múltiples epítopos y afinidad, que puede variar ampliamente dependiendo de las condiciones experimentales, como como pH, disolvente, estado del tejido, etc. Se han realizado múltiples intentos para mejorar tanto la forma en que los investigadores validan los anticuerpos [122] [123] como la forma en que informan sobre los anticuerpos. Los investigadores que utilizan anticuerpos en su trabajo deben registrarlos correctamente para permitir que su investigación sea reproducible (y, por lo tanto, probada y calificada por otros investigadores). Menos de la mitad de los anticuerpos de investigación a los que se hace referencia en artículos académicos se pueden identificar fácilmente. [124] Los artículos publicados en F1000 en 2014 y 2015 brindan a los investigadores una guía para informar el uso de anticuerpos en investigación. [125] [126] El artículo de RRID se publica conjuntamente en 4 revistas que implementaron el estándar RRID para la cita de recursos de investigación, que extrae datos de anticuerporegistry.org como fuente de identificadores de anticuerpos [127] (ver también el grupo en Force11 [128] ).
Las regiones de anticuerpos se pueden utilizar para promover la investigación biomédica actuando como guía para que los medicamentos alcancen su objetivo. Varias aplicaciones implican el uso de plásmidos bacterianos para etiquetar plásmidos con la región Fc del anticuerpo, como el plásmido pFUSE-Fc.
Hay varias formas de obtener anticuerpos, incluidas técnicas in vivo como la inmunización animal y varios enfoques in vitro, como el método de presentación en fagos. [129] Tradicionalmente, la mayoría de los anticuerpos se producen mediante líneas celulares de hibridoma mediante la inmortalización de células productoras de anticuerpos mediante fusión inducida químicamente con células de mieloma . En algunos casos, fusiones adicionales con otras líneas han creado " triomas " y " cuadromas ". El proceso de fabricación debe describirse y validarse adecuadamente. Los estudios de validación deberían incluir al menos:
La importancia de los anticuerpos en la atención sanitaria y la industria biotecnológica exige el conocimiento de sus estructuras en alta resolución . Esta información se utiliza para la ingeniería de proteínas , modificando la afinidad de unión al antígeno e identificando un epítopo de un anticuerpo determinado. La cristalografía de rayos X es un método comúnmente utilizado para determinar las estructuras de los anticuerpos. Sin embargo, cristalizar un anticuerpo suele ser laborioso y requiere mucho tiempo. Los enfoques computacionales proporcionan una alternativa más barata y rápida a la cristalografía, pero sus resultados son más equívocos, ya que no producen estructuras empíricas. Los servidores web en línea como Web Antibody Modeling (WAM) [130] y Prediction of Immunoglobulin Structure (PIGS) [131] permiten el modelado computacional de regiones variables de anticuerpos. Rosetta Antibody es un novedoso servidor de predicción de la estructura de la región FV del anticuerpo , que incorpora técnicas sofisticadas para minimizar los bucles de CDR y optimizar la orientación relativa de las cadenas ligera y pesada, así como modelos de homología que predicen el acoplamiento exitoso de los anticuerpos con su antígeno único. [132] Sin embargo, describir el sitio de unión de un anticuerpo utilizando solo una única estructura estática limita la comprensión y caracterización de la función y las propiedades del anticuerpo. Para mejorar la predicción de la estructura de los anticuerpos y tener en cuenta los movimientos de interfaz y bucle de CDR fuertemente correlacionados, los paratopos de anticuerpos deben describirse como estados de interconversión en solución con probabilidades variables. [27]
La capacidad de describir el anticuerpo mediante la afinidad de unión al antígeno se complementa con información sobre la estructura del anticuerpo y las secuencias de aminoácidos a efectos de las reivindicaciones de patente. [133] Se han presentado varios métodos para el diseño computacional de anticuerpos basados en los estudios bioinformáticos estructurales de las CDR de anticuerpos. [134] [135] [136]
Hay una variedad de métodos utilizados para secuenciar un anticuerpo, incluida la degradación de Edman , el ADNc , etc.; aunque uno de los usos modernos más comunes para la identificación de péptidos/proteínas es la cromatografía líquida combinada con espectrometría de masas en tándem (LC-MS/MS). [137] Los métodos de secuenciación de anticuerpos de gran volumen requieren enfoques computacionales para el análisis de datos, incluida la secuenciación de novo directamente a partir de espectros de masas en tándem [138] y métodos de búsqueda en bases de datos que utilizan bases de datos de secuencias de proteínas existentes . [139] [140] Muchas versiones de la secuenciación de proteínas shotgun pueden aumentar la cobertura mediante la utilización de métodos de fragmentación CID/HCD/ETD [141] y otras técnicas, y han logrado avances sustanciales en el intento de secuenciar completamente las proteínas , especialmente los anticuerpos. Otros métodos han asumido la existencia de proteínas similares, [142] una secuencia genómica conocida , [143] o enfoques combinados de arriba hacia abajo y de abajo hacia arriba. [144] Las tecnologías actuales tienen la capacidad de ensamblar secuencias de proteínas con alta precisión mediante la integración de péptidos de secuenciación de novo , intensidad y puntuaciones de confianza posicional de bases de datos y búsquedas de homología . [145]
Los miméticos de anticuerpos son compuestos orgánicos, como los anticuerpos, que pueden unirse específicamente a antígenos. Consisten en péptidos o proteínas artificiales, o moléculas de ácido nucleico basadas en aptámeros con una masa molar de aproximadamente 3 a 20 kDa . Los fragmentos de anticuerpos, como Fab y nanocuerpos, no se consideran miméticos de anticuerpos . Las ventajas comunes sobre los anticuerpos son una mejor solubilidad, penetración en los tejidos, estabilidad al calor y a las enzimas y costos de producción comparativamente bajos. Se han desarrollado y comercializado miméticos de anticuerpos como agentes de investigación, diagnóstico y terapéuticos. [146]
BAU (unidad de anticuerpos de unión, a menudo como BAU/mL) es una unidad de medida definida por la OMS para comparar ensayos que detectan la misma clase de inmunoglobulinas con la misma especificidad. [147] [148] [149]
Los anticuerpos (A – D) pueden reconocer prácticamente cualquier antígeno, ya sea grande o pequeño, y que puede tener diversas composiciones químicas, desde moléculas pequeñas (A) hasta carbohidratos, lípidos, péptidos (B), proteínas (C y D) y combinaciones. del mismo.
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