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Fragmento variable de cadena única

Fragmento scFv giratorio con regiones determinantes de complementariedad (CDR) resaltadas
Las dos posibles estructuras de un fragmento variable de cadena sencilla, con los sitios de unión al antígeno que incluyen los extremos N a la izquierda y los extremos C a la derecha. Los péptidos enlazadores se muestran como flechas.

Un fragmento variable monocatenario ( scFv ) no es en realidad un fragmento de un anticuerpo, sino una proteína de fusión de las regiones variables de las cadenas pesada (V H ) y ligera (V L ) de las inmunoglobulinas , conectadas con un conector corto. Péptido de diez a aproximadamente 25 aminoácidos . [1] El conector suele ser rico en glicina para su flexibilidad, así como en serina o treonina para su solubilidad, y puede conectar el extremo N de V H con el extremo C de V L , o viceversa . [2] Esta proteína conserva la especificidad de la inmunoglobulina original, a pesar de la eliminación de las regiones constantes y la introducción del conector. [3] La imagen de la derecha muestra cómo esta modificación suele dejar inalterada la especificidad.

Estas moléculas se crearon para facilitar la presentación en fagos , donde es muy conveniente expresar el dominio de unión al antígeno como un único péptido. Como alternativa, se puede crear scFv directamente a partir de cadenas pesadas y ligeras subclonadas derivadas de un hibridoma . Los ScFv tienen muchos usos, por ejemplo, citometría de flujo , inmunohistoquímica y como dominios de unión a antígeno de receptores de células T artificiales (receptor de antígeno quimérico).

A diferencia de los anticuerpos monoclonales , que a menudo se producen en cultivos de células de mamíferos, los scFv se producen con mayor frecuencia en cultivos de células de bacterias como E. coli . [3]

Purificación

Los fragmentos variables monocatenarios carecen de la región Fc constante que se encuentra en las moléculas de anticuerpos completas y, por tanto, los sitios de unión comunes (p. ej., proteína G ) no se pueden utilizar para purificar anticuerpos. Estos fragmentos a menudo pueden purificarse o inmovilizarse usando proteína L , ya que la proteína L interactúa con la región variable de las cadenas ligeras kappa. Más comúnmente, los científicos incorporan una etiqueta de seis histidinas en el extremo c de la molécula scFv y las purifican mediante cromatografía de afinidad por metales inmovilizados (IMAC). Algunos scFv también pueden ser capturados por la proteína A si contienen un dominio VH3 humano. [4] [5] [6]

scFv bivalentes y trivalentes

Estructura de scFv divalentes (arriba) y trivalentes (abajo), formato en tándem (izquierda) y di-/trimerización (derecha)

Se pueden diseñar fragmentos variables monocatenarios divalentes (o bivalentes ) (di-scFv, bi-scFv) uniendo dos scFv. Esto se puede hacer produciendo una única cadena peptídica con dos regiones VH y dos VL , produciendo scFv en tándem . [7] [8] Otra posibilidad es la creación de scFv con péptidos enlazadores que son demasiado cortos para que las dos regiones variables se pliegan juntas (alrededor de cinco aminoácidos), lo que obliga a los scFv a dimerizarse. Este tipo se conoce como diacuerpos . [9] Se ha demostrado que los diacuerpos tienen constantes de disociación hasta 40 veces más bajas que los scFv correspondientes, lo que significa que tienen una afinidad mucho mayor por su objetivo. En consecuencia, los fármacos diacuerpos podrían administrarse en dosis mucho más bajas que otros anticuerpos terapéuticos y son capaces de atacar tumores de forma muy específica in vivo. [10] Los enlaces aún más cortos (uno o dos aminoácidos) conducen a la formación de trímeros, los llamados tricuerpos o tricuerpos . También se han producido tetracuerpos . Exhiben una afinidad aún mayor por sus objetivos que los diacuerpos. [11]

Todos estos formatos pueden estar compuestos a partir de fragmentos variables con especificidad por dos antígenos diferentes, en cuyo caso son tipos de anticuerpos biespecíficos . [12] [13] Los más desarrollados son los di-scFv en tándem biespecíficos, conocidos como acopladores de células T biespecíficos (construcciones de anticuerpos BiTE).

Ejemplos

Referencias

  1. ^ Houston, JS; Levinson, D.; Mudgett-Hunter, M.; Tai, MS; Novotný, J.; Margolies, Minnesota; Crea, R. (1988). "Ingeniería de proteínas de sitios de unión de anticuerpos: recuperación de actividad específica en un análogo de Fv monocatenario anti-digoxina producido en Escherichia coli". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 85 (16): 5879–5883. Código bibliográfico : 1988PNAS...85.5879H. doi : 10.1073/pnas.85.16.5879 . PMC  281868 . PMID  3045807.
  2. ^ Schirrmann, Thomas (8 de noviembre de 2004). "Tumorspezifisches Targeting der humanen Natürlichen Killerzellinie YT durch Gentransfer chimärer Immunglobulin-T-Zellrezeptoren" (en alemán). Berlina. doi :10.18452/15246. {{cite journal}}: Citar diario requiere |journal=( ayuda )
  3. ^ ab Peterson, Eric; Owens, SM; Enrique, RL (2006). "Forma y función de los anticuerpos monoclonales: fabricación de los anticuerpos adecuados para el tratamiento del abuso de drogas". Revista AAPS . 8 (2): E383-E390. doi : 10.1208/aapsj080243. PMC 3231570 . PMID  16796389. 
  4. ^ ab Vostakolaei, Mehdi Asghari; Molavi, Ommoleila; Hejazi, Mohammad Saeid; Kordi, Shirafkan; Rahmati, Saman; Barzegari, Abolfazl; Abdolalizadeh, Jalal (septiembre de 2019). "Aislamiento y caracterización de nuevos fragmentos de anticuerpo scFv específicos para Hsp70 como biomarcador tumoral". Revista de bioquímica celular . 120 (9): 14711–14724. doi :10.1002/jcb.28732. ISSN  0730-2312. PMID  30998271. S2CID  121351794.
  5. ^ Alfarero, KN; Li, Y.; Pascual, V.; Capra, JD (1997). "La proteína estafilocócica se une a las inmunoglobulinas codificadas por VH3". Revisiones internacionales de inmunología . 14 (4): 291–308. doi :10.3109/08830189709116521. PMID  9186782.
  6. ^ Kordi, Shirafkan; Rahmati-Yamchi, Mohammad; Asghari Vostakolaei, Mehdi; Barzegari, Abolfazl; Abdolalizadeh, Jalal (21 de febrero de 2019). "Purificación de un nuevo fragmento de anticuerpo de cadena única anti-VEGFR2 y evaluación de la afinidad de unión mediante resonancia de plasmón superficial". Boletín Farmacéutico Avanzado . 9 (1): 64–69. doi :10.15171/apb.2019.008. ISSN  2228-5881. PMC 6468230 . PMID  31011559. 
  7. ^ Xiong, Cheng-Yi; Natarajan, A; Shi, XB; Denardo, GL; Denardo, SJ (2006). "Desarrollo de un tumor dirigido al multímero anti-MUC-1: efectos de la ubicación de cisteína desapareada de discFv en la PEGilación y la unión al tumor". Diseño y selección de ingeniería de proteínas . 19 (8): 359–367. doi : 10.1093/proteína/gzl020 . PMID  16760193.
  8. ^ Kufer, Peter; Lutterbüse, Ralf; Baeuerle, Patrick A. (2004). "Un renacimiento de los anticuerpos biespecíficos" (PDF) . Tendencias en Biotecnología . 22 (5): 238–244. doi :10.1016/j.tibtech.2004.03.006. PMID  15109810.
  9. ^ Hollinger, Philipp; Próspero, T; Winter, G (julio de 1993). ""Diabodies": pequeños fragmentos de anticuerpos bivalentes y biespecíficos". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 90 (14): 6444–8. Código bibliográfico : 1993PNAS...90.6444H. doi : 10.1073/pnas.90.14.6444 . PMC 46948 . PMID  8341653. 
  10. ^ ab Adams, médico de cabecera; Schier, R; McCall, AM; Crawford, RS; Lobo, EJ; Weiner, LM; Marcas, JD (1998). "Retención tumoral in vivo prolongada de un diacuerpo humano dirigido al dominio extracelular de HER2/neu humano". Revista británica de cáncer . 77 (9): 1405–12. doi :10.1038/bjc.1998.233. PMC 2150193 . PMID  9652755. 
  11. ^ Le Gall, F.; Kipriyanov, SM; Moldenhauer, G; Pequeño, M (1999). "Fragmentos de anticuerpo Fv de cadena única di, tri y tetramérico contra CD19 humano: efecto de la valencia en la unión celular". Cartas FEBS . 453 (1): 164-168. doi : 10.1016/S0014-5793(99)00713-9 . PMID  10403395. S2CID  20213440.
  12. ^ Dincq, S; Bosman, F; Buyse, MA; Degrieck, R; Celis, L; De Boer, M; Van Doorsselaere, V; Sablón, E (2001). "Expresión y purificación de fragmentos de anticuerpos recombinantes monoespecíficos y biespecíficos derivados de anticuerpos que bloquean la vía coestimuladora CD80/CD86-CD28". Expresión y purificación de proteínas . 22 (1): 11–24. doi :10.1006/prep.2001.1417. PMID  11388794.
  13. ^ Kellner, C (2008). Entwicklung und Charakterisierung bispezifischer Antikörper-Derivate zur Immuntherapie CD19-positiver Leukämien und Lymphome [ Desarrollo y caracterización de derivados de anticuerpos biespecíficos para la inmunoterapia de leucemia y linfoma CD19 positivo ] (Tesis) (en alemán e inglés). Erlangen-Núremberg: Friedrich-Alexander-Universität.
  14. ^ Mateo, JP; Shernan, SK; Blanco, WD; Fitch, JC; Chen, JC; Campana, L; Newman, MF (2004). "Informe preliminar de los efectos de la supresión del complemento con pexelizumab sobre el deterioro neurocognitivo después de la cirugía de injerto de derivación de arteria coronaria". Accidente cerebrovascular: una revista sobre la circulación cerebral . 35 (10): 2335–9. doi : 10.1161/01.STR.0000141938.00524.83 . PMID  15331798.