Resumen

El programa Angiobodies 2.0 se encuadra dentro de las aplicaciones biomédicas de la biotecnología, específicamente en la selección e ingeniería de anticuerpos recombinantes (rAbs) con potencial terapéutico y de diagnóstico frente a patologías humanas relacionadas con la angiogénesis. El programa Angiobodies 2.0 es la continuación de un programa anterior (Angiobodies; http://www.angiobodies.com/) financiado dentro de la convocatoria 2006 de Biociencias de la Comunidad de Madrid. Frente al primer programa, Angiobodies 2.0 se centra más en la aplicación de las tecnologías de rAbs desarrolladas en el contexto del primer programa, como son formato trivalente de rAbs (Trimerbodies), los nuevos sistemas de bacterial display de rAbs en E. coli, los vectores lentivirales para expresión de rAbs en endotelio, o en los sistemas de expresión de IgG humanas completas en cultivo celular in vitro. Igualmente, Angiobodies 2.0 parte de rAbs candidatos que han sido seleccionados durante el programa anterior frente a dianas moleculares implicadas en angiogénesis (p. ej. Ephrina B2, p32/gC1qR, Calcineruina) y se busca su validación en modelos in vitro e in vivo, así como en su ingeniería para mejorar su potencial en terapia y en diagnóstico molecular in vivo. Por último, Angiobodies 2.0 presenta como nuevo objetivo la identificación de nuevas dianas moleculares "accesibles" y "específicas" de la angiogénesis patológica y la inflamación mediante selección de rAbs frente a la vasculatura angiogénica patológica empleando tecnologías, genotecas de rAbs y modelos animales in vivo disponibles también dentro del programa. Dentro de la presente convocatoria de Biomedicina, el programa Angiobodies se adecua al área prioritaria "Agentes y vectores terapéuticos". Además, dado el potencial de los rAbs como herramientas de diagnóstico, el proyecto se adecua también al área prioritaria de "Diagnóstico molecular".

 

Relevancia de la investigación científico-tecnológica

Hasta la actualidad los anticuerpos monoclonales (MAbs), fundamentalmente de ratón, han sido herramientas imprescindibles en investigación y diagnóstico. Sin embargo, para ser utilizados con fines terapéuticos, los MAbs deben ser “humanizados” de tal manera que se reduzca su inmunogenicidad, lo que ha limitado su paso a la clínica.

Los rAbs presentan un mayor potencial biomédico ya que su tecnología facilita la obtención de fragmentos mínimos de anticuerpos de origen humano, así como su manipulación genética (mejoras de afinidad y estabilidad), producción, conjugación y armado con moléculas efectoras y toxinas. Además, los rAbs pueden reconstruirse empleando distintos vectores en Ig completas, y en nuevos anticuerpos multivalentes y multiespecíficos capaces de inducir mejores tratamientos y mejores reactivos de diagnóstico e imagen. En la actualidad hay numerosos rAbs en distintas fases de ensayos clínicos frente a enfermedades inmunológicas, cardiovasculares y tumorales.

La tecnología de los rAbs se emplea también para humanizar y mejorar la afinidad y especificidad de nuevos MAbs terapéuticos.

 

Valor estratégico

>El valor estratégico del proyecto es enorme< ya que el área de MAbs y rAbs es el de mayor expansión y crecimiento de negocio a nivel mundial en la industria farmacéutica y biotecnológica.

Sólo en 2004, los ingresos debido a los anticuerpos aprobados fueron de 6.000 millones de dólares. Se estima que los rAbs representarán el 30% de todas las ventas del mercado biotecnológico en 2008. Sin embargo este nuevo mercado es ajeno a nuestro tejido industrial debido a la escasa inversión en I+D. Por lo tanto este proyecto representa una oportunidad para que la Comunidad de Madrid sea líder en la creación de una red de grupos de investigación especializados en tecnologías de rAbs con fines terapéuticos y de diagnóstico.

Esta red de grupos puede ejercer de catalizador para dinamizar y nutrir de conocimientos punteros al sector industrial biotecnológico emergente de nuestra comunidad, lo que permitirá la creación y consolidación de empresas de base biotecnológica en la región y un traslado rápido de los resultados de la investigación a la aplicación clínica.

 

Los anticuerpos recombinantes, selección y potencial biotecnológico

Los anticuerpos o inmunoglobulinas (Ig) juegan un papel central en el sistema inmune reconociendo específicamente a sus moléculas diana (antígenos). La estructura de las Ig naturales es compleja, lo que imposibilitó su producción como moléculas completas en E. coli. Este hecho derivó en la producción de pequeños fragmentos que mantuvieran intacta la capacidad de unión a antígeno. Esto fue posible gracias a que el reconocimiento del antígeno precisa exclusivamente de los dominios VH y VL.

Así se han desarrollo diversos formatos de rAbs< de estructura más simple y que mantienen la capacidad de unión intacta. En los anticuerpos monocadena Fv (single chain Fv, scFv) se une de forma covalente un dominio VH con uno VL a través de un péptido corto. Esta configuración presenta un reducido tamaño (~30 kDa), permite la expresión estequiométrica simple de ambas dominios, y el mantenimiento del reconocimiento antigénico original. Los scFv son los rAbs de uso más frecuente y se han obtenido desde Igs de ratón, rata, conejo y humanas, siendo estas últimas las de mayor potencialidad para su uso en terapia y diagnóstico por imagen. >

 

Más recientemente se han desarrollado rAbs funcionales aún más pequeños (~15 kDa) formados tan solo por un único dominio V. La forma más común de estos anticuerpos monodominio deriva de una clase especial de anticuerpos de camélidos (camellos, llamas, etc.) que carece de cadenas ligeras, de forma que un dominio VH independiente es el único responsable de unir el antígeno. Los camelbodies VHH (heavy chain only VH) presentan una secuencia muy similar a la subfamilia VH3 humana, lo que posibilita su utilización en terapia y diagnóstico en humanos. Entre las ventajas que ofrecen los VHH se encuentran su mayor estabilidad, solubilidad y el reconocimiento de surcos y oquedades de las proteínas, lo que hace que puedan ser utilizados como inhibidores de actividades enzimáticas.

 

En la selección de rAbs se emplean genotecas (p.ej. de scFv o VHH) obtenidas desde animales inmunizados con uno o varios antígenos (genotecas inmunes), o desde animales no inmunizados (genotecas naïve). Uno de los métodos más habituales de selección y producción de rAbs es la tecnología de despliegue de proteínas en la superficie de fagos (phage display). La clave de este sistema es la asociación física entre la proteína (fenotipo) y la información genética que la codifica (genotipo). Esta tecnología permite aislar de una genoteca aquellos fagos que lleven rAbs específicos para un determinado antígeno mediante un sistema de inmunopurificación o “panning”. Durante el panning la colección de fagos se incuba con el antígeno de elección y los fagos unidos al antígeno se amplifican en E. coli.

 

De esta manera, se puede pasar de una población altamente heterogénea a una población virtualmente homogénea que expresa una única especificidad. Con este sistema, los tiempos de desarrollo de nuevos anticuerpos son sensiblemente menores y además se facilitan las manipulaciones posteriores.

 

La angiogénesis y las patologías asociadas

El proceso de formación de nuevos vasos sanguíneos a partir de los preexistentes se denomina angiogénesis y desempeña un papel fundamental en numerosos procesos biológicos durante el desarrollo embrionario y en la vida postnatal: reproducción, cicatrización e inflamación. Aunque los mecanismos moleculares responsables de la transición de una célula endotelial hacia un fenotipo angiogénico no son bien conocidos, la secuencia de eventos que conduce a la formación de nuevos vasos sanguíneos está bien documentada.

 

El crecimiento incontrolado de los vasos sanguíneos es un trastorno subyacente en numerosas patologías: artritis reumatoide, retinopatía diabética, crecimiento y expansión de los tumores sólidos, hemangiomas, etc. Numerosas evidencias experimentales indican que el crecimiento tumoral progresivo depende del constante aporte de nuevos vasos sanguíneos. En ausencia de la vascularización adecuada las células tumorales sufren un proceso de necrosis y/o apoptosis, lo cual inhibe o modera significativamente el incremento del volumen tumoral. Las terapias antiangiogénicas se presentan como una poderosa alternativa que podría sustituir o complementar las terapias antitumorales vigentes. No es de extrañar pues que en los últimos años se hayan dedicado grandes esfuerzos a la identificación de fármacos capaces de inhibir este proceso. Se calcula que unos 200 millones de personas en el mundo occidental se podrían beneficiar de algún tipo de terapia anti-angiogénica, sin embargo sólo 20 fármacos de este tipo se encuentran actualmente en la fase de ensayo clínico.