Envenenamiento por mordedura de serpiente Es una enfermedad tropical desatendida y se estima que cada año se producen entre 1,8 y 2,7 millones de casos. Los venenos de serpiente, complejos cócteles de proteínas con diversos perfiles de toxicidad, pueden causar daños graves e irreversibles e incluso la muerte. Los antivenenos son la opción terapéutica más eficaz, pero están elaborados a partir de anticuerpos de origen animal, que pueden provocar reacciones alérgicas graves. Además, sólo unos pocos de estos anticuerpos se dirigen específicamente al veneno de la serpiente que causó la mordedura, por lo que requieren dosis más altas.
Tulika Laprade (izquierda) y Andreas Laustsen-Kiel (derecha) diseñaron anticuerpos IgG humanos con propiedades de unión dependientes del pH que se dirigen a dos toxinas del veneno de serpiente.
Andreas Laustsen-Kiel
Para desarrollar anticuerpos humanos más eficaces contra los antídotos, Andreas Laustsen-Kielbioingeniero de la Universidad Técnica de Dinamarca, centrado en la tecnología de anticuerpos monoclonales. En un artículo publicado en Estructurael equipo de Laustsen-Kiel diseñó anticuerpos humanos sensibles al pH, conocidos como anticuerpos de conmutación por ácido, que apuntaban a las toxinas del veneno de serpiente.1 Al explotar las propiedades de unión a antígenos dependientes del pH, los investigadores rescataron de la degradación sus anticuerpos monoclonales dirigidos a toxinas. Estos hallazgos ayudan al desarrollo de terapias basadas en anticuerpos que logran una mayor eficacia terapéutica en dosis más bajas.
Normalmente, las células captan antígenos unidos a la inmunoglobulina G (IgG) del torrente sanguíneo y los transportan a los endosomas. El ambiente ácido del orgánulo desencadena la liberación de antígenos, que continúan con la degradación lisosomal. Las IgG ahora libres se unen al receptor Fc neonatal (FcRn), que las protege del “sistema de eliminación de basura” de la célula y las transporta a la superficie celular. Allí, la exposición al pH neutro del espacio extracelular desencadena la liberación de IgG del receptor. Este fenómeno prolonga el tiempo de circulación de IgG y la respuesta de anticuerpos.
Han implementado efectivamente una nueva forma de identificar anticuerpos que dependen de cambios en el pH para ser reciclados, lo que, en teoría, debería permitirles tener vidas medias más largas si se administraran a personas.
– Nicholas Casewell, Escuela de Medicina Tropical de Liverpool
Para aprovechar este proceso y extender la vida media de los anticuerpos monoclonales, los investigadores han diseñado sintéticamente anticuerpos con cambio de ácido que adoptan un patrón de unión similar dependiente del pH. El enfoque más común es introducir residuos de histidina en las regiones variables del anticuerpo inmunoglobulina G1 (IgG1) humana. Sin embargo, Tulika Lapradeentonces estudiante de posgrado del grupo de Laustsen-Kiel y coautor del estudio, quería evitar el uso de estas regiones de histidina dado el riesgo de inmunogenicidad de estas secuencias artificiales. En su lugar, utilizó la mezcla de cadenas ligeras, un método alternativo utilizado para mejorar la afinidad mediante la mezcla iterativa de la subunidad de cadena ligera de la IgG1. Luego, examinó la biblioteca de candidatos a anticuerpos en busca de versiones que exhibieran una unión dependiente del pH a la miotoxina II (M-II) y la alfa-cobratoxina (α-cbtx), dos toxinas de serpiente clínicamente relevantes de la víbora Fer-de-Lance y cobra con monóculo, respectivamente. Para ello utilizaron selección de visualización de fagos.2
“La visualización de fagos, que es una de las técnicas de visualización más sólidas, es particularmente útil, porque allí se puede cambiar el entorno y los fagos funcionan bien a pH bajo, neutro, [and] a pH alto”, dijo Laustsen-Kiel.
Utilizando esta técnica, él y su equipo examinaron y seleccionaron fagos que se unían a antígenos de toxina de serpiente a un pH de 7,4 pero que no se unían a un pH de 5,5. “Es una forma muy poderosa de seleccionar las propiedades de los anticuerpos que tienen las propiedades que usted desea”, dijo Laustsen-Kiel. Pero ahora necesitaban probar sus anticuerpos dentro de células vivas.
Para probar el rendimiento de estos anticuerpos diseñados, los investigadores utilizaron un modelo basado en células endoteliales. Trataron células con variantes de IgG1 anti-M-II o anti-α-cbtx, unidas o no unidas a su respectivo antígeno de serpiente. Detectaron más anticuerpos de cambio de ácido tanto durante la absorción como después del reciclaje, y se liberaron más de estos anticuerpos diseñados en el medio celular que la IgG1 de tipo salvaje. Incluso sin su antígeno de veneno de serpiente, los anticuerpos de cambio ácido se reciclaron en niveles más altos que sus homólogos de tipo salvaje.
nicolas casewellun biólogo molecular de la Escuela de Medicina Tropical de Liverpool que no participó en el estudio, cree que los anticuerpos monoclonales de conmutación por ácido son muy prometedores para mejorar la terapia contra las mordeduras de serpiente. “Han implementado efectivamente una nueva forma de identificar anticuerpos que dependen de cambios en el pH para ser reciclados, lo que, en teoría, debería permitirles tener vidas medias más largas si se administraran a personas”.
Los investigadores observaron variabilidad en el proceso de reciclaje celular según el clon de IgG1 y el antígeno objetivo. “[This] Quizás no sea muy sorprendente, pero a menudo la gente tiende a tener una visión simplista de los anticuerpos”, dijo Laustsen-Kiel. “La captación celular de anticuerpos es compleja y la unión de un antígeno la afecta”. El equipo observó que las IgG1 unidas a M-II presentaban mayores niveles de captación, reciclaje y acumulación celular. Sin embargo, estos parámetros se redujeron o no se modificaron en las IgG unidas a α-cbtx. Esto indica que los anticuerpos monoclonales de cambio de ácido con diferentes cinéticas de unión son procesados de manera diferente por las células y no existe una combinación única para todos.
“Es único en nuestro campo en que [this study] explora la utilidad potencial de los anticuerpos monoclonales diseñados para tener propiedades particularmente deseables”, dijo Casewell.
Estos hallazgos han generado nuevas perspectivas e ideas para diseñar anticuerpos. Aunque hay parámetros adicionales que investigar, como la modulación de la sensibilidad al pH y sus mecanismos subyacentes, Laustsen-Kiel cree que esta plataforma tiene un potencial significativo para desarrollar terapias más efectivas contra las mordeduras de serpiente.