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Molécula aficuerpo

Las moléculas aficuerpo son proteínas pequeñas y robustas diseñadas para unirse a una gran cantidad de proteínas o péptidos objetivo con alta afinidad, imitando a los anticuerpos monoclonales y, por lo tanto, son un miembro de la familia de los miméticos de anticuerpos . Las moléculas aficuerpo se utilizan en la investigación bioquímica y se están desarrollando como posibles nuevos fármacos biofarmacéuticos. [1] Estas moléculas se pueden utilizar para el reconocimiento molecular en aplicaciones diagnósticas y terapéuticas. [2] [3]

Desarrollo

Al igual que con otros miméticos de anticuerpos, la idea detrás del desarrollo de la molécula Affibody fue aplicar un enfoque de ingeniería de proteínas combinatoria en un andamiaje proteico pequeño y robusto. El objetivo era generar nuevos aglutinantes capaces de unirse específicamente a diferentes proteínas objetivo con una afinidad casi buena, al tiempo que conservaban las propiedades favorables de plegamiento y estabilidad, y la facilidad de expresión bacteriana de la molécula original. [4] [5]

El andamiaje proteico original de Affibody se diseñó basándose en el dominio Z (el dominio de unión de la inmunoglobulina G ) de la proteína A. Estas moléculas son la clase de proteínas de andamiaje recientemente desarrollada derivada de la aleatorización de 13 aminoácidos ubicados en dos hélices alfa involucradas en la actividad de unión del dominio proteico original. Últimamente, los aminoácidos fuera de la superficie de unión se han sustituido en el andamiaje para crear una superficie completamente diferente del dominio ancestral de la proteína A.

A diferencia de los anticuerpos , las moléculas Affibody están compuestas de hélices alfa y carecen de puentes disulfuro . La estructura de haz de tres hélices original es actualmente la estructura proteica de plegamiento más rápido conocida. [6] Las moléculas Affibody específicas que se unen a una proteína objetivo deseada se pueden "pescar" de grupos (bibliotecas) que contienen miles de millones de variantes diferentes, utilizando la visualización de fagos .

Producción

Las moléculas affibody se basan en un dominio de haz de tres hélices, que puede expresarse en formas solubles y proteolíticamente estables en varias células huésped por sí solo o mediante fusión con otros socios proteicos. [7]

Toleran la modificación y se pliegan de forma independiente cuando se incorporan a las proteínas de fusión . Las fusiones de cabeza a cola de moléculas Affibody de la misma especificidad han demostrado dar efectos de avidez en la unión al objetivo, y la fusión de cabeza a cola de moléculas Affibody de diferentes especificidades hace posible obtener proteínas de afinidad bi o multiespecíficas. Las fusiones con otras proteínas también se pueden crear genéticamente [8] [9] o por formación espontánea de enlaces isopeptídicos . [10] Un sitio para la conjugación específica del sitio se facilita mediante la introducción de una sola cisteína en una posición deseada, por lo tanto, esta proteína diseñada se puede utilizar para conjugar con radionúclidos como el tecnecio-99m y el indio-111 para visualizar tumores que sobreexpresan receptores. [11] [12]

Se han producido varias moléculas de Affibody diferentes mediante síntesis química . Dado que no contienen cisteínas ni puentes disulfuro, se pliegan de forma espontánea y reversible en las estructuras tridimensionales correctas cuando se eliminan los grupos de protección después de la síntesis. [13] [14] En algunos estudios, se han utilizado temperaturas superiores a la temperatura de fusión, manteniendo las propiedades de unión tras el retorno a las condiciones ambientales. [15] También se han producido variantes reticuladas.

Propiedades

Una molécula de Affibody consta de tres hélices alfa con 58 aminoácidos y tiene una masa molar de aproximadamente 6  kDa . Un anticuerpo monoclonal, a modo de comparación, tiene 150 kDa, y un anticuerpo de dominio único , el tipo más pequeño de fragmento de anticuerpo que se une al antígeno, tiene entre 12 y 15 kDa.

Se ha demostrado que las moléculas aficuerpos resisten altas temperaturas (90 °C (194 °F)) o ​​condiciones ácidas y alcalinas ( pH  2,5 o pH 11, respectivamente). [16] [17] [18]

Se han obtenido ligantes con una afinidad de hasta subnanomolar a partir de selecciones de bibliotecas nativas, y se han obtenido ligantes con afinidad picomolar después de la maduración de la afinidad. [19] Los afficuerpos conjugados con electrófilos débiles se unen a sus objetivos de forma covalente. [20] La combinación de tamaño pequeño, facilidad de ingeniería, alta afinidad y especificidad hace que las moléculas Affibody sean una alternativa adecuada como anticuerpos monoclonales tanto para imágenes moleculares como para aplicaciones terapéuticas, especialmente para los tumores que sobreexpresan receptores. [21] [22] Estas proteínas se caracterizan por una alta tasa de extravasación y una rápida eliminación del trazador no unido de la circulación, así como de otros compartimentos no específicos, en comparación con los anticuerpos y sus fragmentos.

Aplicaciones

Las moléculas Affibody se pueden utilizar para la purificación de proteínas , [13] inhibición de enzimas , [15] reactivos de investigación para captura y detección de proteínas, [23] [24] diagnóstico por imágenes [19] y terapia dirigida . [25] La segunda generación de moléculas Affibody, ABY-025, se une selectivamente a los receptores HER2 con afinidad picomolar. Estas moléculas Affibody están en desarrollo clínico para el diagnóstico de tumores. [26] [27] [28] [29] La molécula Affibody anti-HER2, fusionada con el dominio de unión a la albúmina (ABD), denotada como ABY-027, marcada con lutecio-177 proporcionó una reducción de la captación renal y hepática de radiactividad en xenoinjertos de ratones. [30] Recientemente, el Affibody anti-ZEGFR ZEGFR:2377 marcado con tecnecio-99m se utilizó con éxito para visualizar el tumor que expresa ZEGR en xenoinjertos de ratones también. [31]

Referencias

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