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Fragmento variable de cadena única

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

Un fragmento variable de cadena sencilla ( scFv ) no es en realidad un fragmento de un anticuerpo, sino una proteína de fusión de las regiones variables de las cadenas pesada ( VH ) y ligera ( VL ) de las inmunoglobulinas , conectadas con un péptido conector corto de diez a unos 25 aminoácidos . [1] El conector suele ser rico en glicina para flexibilidad, así como en serina o treonina para solubilidad, y puede conectar el extremo N de la VH con el extremo C de la VL , 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, los scFv se pueden crear 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 al 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 bacterianas como E. coli . [3]

Purificación

Los fragmentos variables de cadena sencilla carecen de la región Fc constante que se encuentra en las moléculas de anticuerpos completos y, por lo tanto, los sitios de unión comunes (por ejemplo, la proteína G ) no se pueden utilizar para purificar anticuerpos. Estos fragmentos a menudo se pueden purificar o inmovilizar utilizando 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 los purifican utilizando 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), en tándem (izquierda) y en formato de di-/trimerización (derecha)

Los fragmentos variables monocatenarios divalentes (o bivalentes ) (di-scFv, bi-scFv) se pueden diseñar uniendo dos scFv. Esto se puede hacer produciendo una única cadena peptídica con dos regiones VH y dos VL , lo que produce scFv en tándem . [7] [8] Otra posibilidad es la creación de scFv con péptidos de enlace que son demasiado cortos para que las dos regiones variables se plieguen 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 con su objetivo. En consecuencia, los fármacos diacuerpos podrían dosificarse mucho más bajas que otros anticuerpos terapéuticos y son capaces de dirigirse altamente específicamente a los tumores in vivo. [10] Los enlaces más cortos (de uno o dos aminoácidos) dan lugar a la formación de trímeros, denominados triacuerpos o tribodies . También se han producido tetracuerpos , que presentan una afinidad por sus dianas incluso mayor que los diacuerpos. [11]

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

Ejemplos

Referencias

  1. ^ Huston, JS; Levinson, D.; Mudgett-Hunter, M.; Tai, MS; Novotný, J.; Margolies, MN; Crea, R. (1988). "Ingeniería de proteínas de sitios de unión de anticuerpos: recuperación de la actividad específica en un análogo de Fv de cadena única anti-digoxina producido en Escherichia coli". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 85 (16): 5879–5883. Bibcode :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}}: Requiere citar revista |journal=( ayuda )
  3. ^ ab Peterson, Eric; Owens, SM; Henry, RL (2006). "Forma y función de los anticuerpos monoclonales: fabricación de los anticuerpos adecuados para tratar el abuso de drogas". AAPS Journal . 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. ^ Potter, KN; Li, Y.; Pascual, V.; Capra, JD (1997). "Unión de la proteína a estafilocócica a las inmunoglobulinas codificadas por VH3". Reseñas 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 monocatenario 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 multímero anti-MUC-1 dirigido a tumores: efectos de la ubicación de la cisteína no apareada de di-scFv en la PEGilación y la unión al tumor". Diseño e ingeniería de proteínas . 19 (8): 359–367. doi : 10.1093/protein/gzl020 . PMID  16760193.
  8. ^ Kufer, Peter; Lutterbüse, Ralf; Baeuerle, Patrick A. (2004). "Un resurgimiento 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; Prospero, 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. Bibcode :1993PNAS...90.6444H. doi : 10.1073/pnas.90.14.6444 . PMC 46948 . PMID  8341653. 
  10. ^ ab Adams, GP; Schier, R; McCall, AM; Crawford, RS; Wolf, EJ; Weiner, LM; Marks, JD (1998). "Retención tumoral in vivo prolongada de un diacuerpo humano dirigido al dominio extracelular de HER2/neu humano". British Journal of Cancer . 77 (9): 1405–12. doi :10.1038/bjc.1998.233. PMC 2150193 . PMID  9652755. 
  11. ^ Le Gall, F.; Kipriyanov, SM; Moldenhauer, G; Little, M (1999). "Fragmentos de anticuerpos Fv de cadena simple di-, tri- y tetraméricos contra CD19 humano: efecto de la valencia en la unión celular". FEBS Letters . 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; Sablon, 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. ^ Mathew, JP; Shernan, SK; White, WD; Fitch, JC; Chen, JC; Bell, L; Newman, MF (2004). "Informe preliminar de los efectos de la supresión del complemento con pexelizumab en el deterioro neurocognitivo después de la cirugía de injerto de derivación de la arteria coronaria". Stroke: A Journal of Cerebral Circulation . 35 (10): 2335–9. doi : 10.1161/01.STR.0000141938.00524.83 . PMID  15331798.