Anticuerpos monoclonales: otro de tantos favores que los ratones han hecho a la ciencia
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Monumento a la figura del ratón en la ciencia, Novosibirsk, Rusia.

¿Qué es un anticuerpo?

SI estas leyendo este artículo, probablemente ya sabías algo de los anticuerpos antes de entrar aquí, en cualquier caso, pongámonos en situación. Un anticuerpo es una proteína producida por células animales que se secreta al medio interno de estos y que cumple una función vital en su sistema inmune, diferenciar entre moléculas propias y ajenas. En humanos encontramos hasta 5 familias de anticuerpos distintos, aunque los que mayor interés tecnológico tienen son la familia de las inmunoglobulinas G. La estructura de estas proteínas es muy clara e interesante, es un conjunto en forma de “Y” formado por 4 cadenas, las cadenas pesadas, más grandes y que están en todo el segmento del anticuerpo, y las cadenas ligeras, que se encuentran solo en lo que llamaremos los brazos de la “Y”. Cada una de estas cadenas tiene una región constante que es equivalente entre humanos y que constituye la mayor parte de la cadena, y una región hipervariable, que podríamos situar en los extremos de los brazos de la “Y”. Estas regiones hipervariables son las que se unirán al antígeno en mayor o menor medida según la calidad de su encaje y de las interaccione entre las cargas y zonas hidrófobas de estos. Estas proteínas reconocen antígenos (moléculas extrañas al organismo) zonas concretas de una molécula (zonas a las que llamamos epítopos) según posiciones concretas de cargas y motivos reconocibles en estas moléculas, para lo cual, el antígeno, debe tener un tamaño considerable, por esto no sería posible, a priori, tener un anticuerpo que reconozca una molécula pequeña como el ion de una sal o un monosacárido. Convendría destacar que los anticuerpos no reconocen microorganismo, casi ni si quiera moléculas, más bien zonas de estas, es por esto que podemos tener vacunas basadas en fragmentos de microorganismos, incapaces de dar lugar a una infección, y adquirir la inmunidad sin riesgo de que el microorganismo pueda desarrollarse y causar enfermedad.

 

 

Esquema de la estructura de la proteína inmunoglobulina G (IgG).

¿Cómo se producen en nuestro organismo?

Sería complejo explicar todo el proceso, pero podríamos resumirlo diciendo que las células blancas de nuestra sangre, frente a la presencia de un agente impropio en su medio, empiezan a producir anticuerpos con regiones hipervariables al azar hasta que dan con una combinación concreta que permita una unión con la suficiente calidad como para que las células puedan reconocer el anticuerpo cuando este se une al antígeno. El proceso para llegar al anticuerpo es poco eficiente y puede alargarse en el tiempo, pero una vez que se consigue es la mejor herramienta para luchar contra una infección. Es por esto que en los primeros pasos que se dieron en inmunoterapia se usó el plasma sanguíneo de personas que habían superado una infección para tratar a personas que estaban todavía atravesando la enfermedad, simplemente separando las células de la sangre del suero en el que pululaban los anticuerpos e inyectando este a los infectados, ya que al haberla superado se asumía que poseían anticuerpos eficaces contra ese patógeno y se daba una potente herramienta al sistema inmune de los pacientes.

¿Y fuera de él?

Los anticuerpos son proteínas y hoy en día tenemos recursos muy disponibles y eficaces para producir proteínas en bacterias a precios muy baratos, pero aquí hay que dar un matiz más de los anticuerpos, y es que no son solo proteínas, son glucoproteínas. Las cadenas de los anticuerpos traen ligadas una subunidad de oligosacáridos en cada mitad de la molécula, que cumple la función de regular el tiempo de vida de un anticuerpo y de identificarlo como una molécula propia, y por tanto friendly.

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Producción a escala piloto de proteína recombinante procariota en fermentadores.

Esto complica bastante las cosas ya que los sistemas de expresión de proteínas en bacterias más versátiles no tienen la capacidad de glicosilar proteínas del mismo modo que lo hace una levadura, una gaviota, un caimán o un humano. Entonces podemos recurrir a los hongos que son buenos trabajando con azúcares, pero como cada organismo tiene su propio marcaje molecular para estos casos, requiere mucho trabajo reorganizar las rutas metabólicas de un organismo para que produzca glicanos como queremos y donde queremos (aunque es algo que se ha hecho por ejemplo, en Pichia pastoris, una levadura muy interesante de la que se podría hablar mucho), así que recurrimos a las células más delicadas de cultivar, las de mamífero. La biotecnología nos dio una de las herramientas mas importantes hasta hoy en día, la tecnología de anticuerpos monoclonales, desarrollada entre otros por el argentino y premio nobel de química por este trabajo, César Milstein.

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Gerbasio.

Tecnología de anticuerpos monoclonales

Aquí viene una serie de explicaciones que conviene entender con detenimiento para evitar horrorizarse. El método clásico para obtener anticuerpos monoclonales comienza por inducir una respuesta inmune en un roedor inyectando el antígeno, y esperar a que este desarrolle anticuerpos frente a ese antígeno. Pasado el tiempo suficiente, las células B (de bazo, aunque también las encontramos en la médula ósea) ya producen anticuerpos específicos contra el antígeno y estas se extraen y cultivan in vitro. De esta forma ya podríamos obtener anticuerpos monoclonales, pero no durante mucho tiempo, ya que las células de organismos sanos tienen una capacidad limitada de reproducción y acabarían por morir después de unas pocas generaciones reproduciéndose y perdiendo así todo el trabajo realizado. Para conservar esta capacidad de producción de anticuerpos en un cultivo de células continuamente creciendo, como pasa con bacterias y levaduras, necesitamos inmortalizarlas. Esto lo conseguimos al fusionar estas células B de ratón con células de mieloma humano, una línea celular tumoral (y por tanto inmortal mientras esté bien cuidada). A esta nueva línea híbrida de células la llamamos hibridoma y es el método mas empleado en la actualidad para obtener estos anticuerpos. Pero esto no acaba aquí, porque aunque el hibridoma sea mitad humano, el gen de los anticuerpos es de roedor (os acordáis de los fragmentos constantes de las cadenas que mencionábamos antes? Pues cada especie también tiene los suyos propios) por lo que el organismo humano es capaz de reconocerlo como una molécula impropia y atacarla, aun con la mas noble de las intenciones. Y ya si, llegamos al arma maás afilada, los anticuerpos monoclonales humanizados, que siguen este mismo proceso pero con células que contienen genes humanos para las porciones constantes de los anticuerpos, no pudiendo así ser reconocidos por las células blancas humanas como impropios. Esto no se consiguió de la noche a la mañana, gradualmente se han ido obteniendo porcentajes mayores de humanización, hasta llegar virtualmente a un 100%.

 

 

Proceso de screening para la obtención de hibridomas a partir de roedores.

Pero aún queda más, ¿Por qué conformarse solo con anticuerpos cuasi perfectos? ¿Y si además de función de reconocimiento les damos la capacidad de atacar al agente causante de la enfermedad? Con esta premisa se crean los anticuerpos ligados a toxinas, que tienen la capacidad de unirse específicamente a células que expresan una molécula en su superficie y dañarlas de forma selectiva, que podríamos decir que son antibióticos a medida empleados, por ejemplo para atacar específicamente a células tumorales que expresan receptores reconocibles por los anticuerpos.

Parece grosero resumir todo el trabajo, publicaciones, personas y entidades que han hecho todo esto posible en unas cuantas líneas, pero espero que haya sido una buena aproximación para quien solo quería saber de donde sale una de tantas herramientas de la ciencia.

Martín Perales.

Aprende además cómo extraer tu propio ADN en casa aquí.

 

 

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[…] anticuerpos, como explicábamos en anteriores publicaciones de este blog, son proteínas que funcionan como una herramienta del sistema inmune, participando en la […]