En el campo de la investigación y la medicina, los anticuerpos monoclonales se han convertido en herramientas esenciales para avanzar en el desarrollo científico. Estas proteínas, capaces de reconocer y unirse a dianas moleculares específicas, ofrecen una gran precisión y versatilidad, impulsando su aplicación en diversas áreas de estudio.
En este artículo comprenderás qué son exactamente los anticuerpos monoclonales, cómo se obtienen, cómo se pueden mejorar y cuáles son sus aplicaciones.
Introducción a los anticuerpos
Los anticuerpos (Ac), también llamados inmunoglobulinas, son proteínas producidas por los linfocitos B. Se pueden distinguir dos regiones en su estructura:
- Región Fc, que determina el tipo de Ac (IgG, IgM, IgA, IgD e IgE) y sus funciones efectoras específicas.
- Región Fab, donde se encuentra la zona de unión a antígeno. Concretamente, son las regiones hipervariables las que determinan el antígeno específico que reconoce cada Ac.
Tipos de anticuerpos
Probablemente ya conozcas los distintos tipos de Ac que he mencionado antes: IgG, IgM, IgA, IgD e IgE. Sin embargo, existe otra clasificación, que no se puede aplicar a un solo Ac, pero sí a una mezcla de ellos:
- Anticuerpos monoclonales (mAb): son aquellos que provienen de un clon específico de linfocito B, por lo que son idénticos entre sí y reconocen la misma región (epítopo) del mismo antígeno.
- Anticuerpos policlonales (pAb): son producidos por varios clones de linfocitos B, por lo que pueden reconocer distintos epítopos presentes en un antígeno e incluso distintos antígenos.
De forma natural, en un individuo solo hay anticuerpos policlonales porque tenemos distintos linfocitos B. En cambio, los anticuerpos monoclonales se obtienen tras seleccionar un Ac específico dentro de una mezcla policlonal y expandirlo para tener más iguales.
Generación de anticuerpos monoclonales
Obtención mediante hibridomas
Los hibridomas son una tecnología importante para la obtención de Ac monoclonales. El objetivo es obtener células híbridas de linfocitos B productores de Ac y de células tumorales inmortales para poder generar Ac de forma continua. Esta estrategia ha sido crucial en la investigación biomédica y en aplicaciones diagnósticas y terapéuticas.
Simplificando el proceso, se puede dividir en los siguientes pasos:
- Inmunización de un ratón. Como queremos obtener Ac específicos contra un antígeno, primero hay que administrar ese antígeno a un ratón para que su sistema inmune se ponga en marcha y genere los Ac.
- Obtención de linfocitos B productores de Ac. Tras el protocolo de inmunización, se extrae el bazo del ratón (el principal reservorio de linfocitos B) para obtener las células que queremos.
- Fusión de esplenocitos (células del bazo) con células de mieloma múltiple (linfocitos B tumorales). No se pueden cultivar directamente los linfocitos B obtenidos en el paso anterior porque no son inmortales y se acabarán muriendo. Por ello, es necesario fusionar estos linfocitos con células que sí tienen la capacidad de dividirse indefinidamente, es decir, células tumorales.
- Selección de células de hibridoma. La fusión no es perfecta, de hecho, es muy poco eficiente. Solo el 1% de las células se logran fusionar y, de estas, menos del 1% son viables, es decir, sobreviven. Por ello hay que cultivar millones de células de partida y luego seleccionar las que se han fusionado (células de hibridoma).
- Selección clonal. Tras la selección anterior, obtenemos varias células de hibridoma, cada una proveniente de un linfocito B diferente, por tanto cada una produce Ac diferentes. Como comentábamos antes, tenemos una mezcla policlonal. Como el objetivo es obtener Ac monoclonales, hay que seleccionar un único clon de célula de hibridoma.
- Expansión y purificación. Tras seleccionar un clon determinado, hay que dejar que esa célula se divida, para obtener un cultivo de muchas células liberando constantemente nuestro Ac al medio de cultivo. Posteriormente se puede purificar el Ac y utilizarlo en sus múltiples aplicaciones.
Tipos de anticuerpos monoclonales
El principal problema del uso de los Ac monoclonales murinos (de ratón) en humanos es su alta inmunogenicidad. Dicho de otra manera, activan al sistema inmune y este ataca a los Ac al reconocerlos como extraños. Esto no interesa porque deriva en una baja eficiencia terapéutica y por tanto una aplicabilidad limitada. Para abordar esto, se han desarrollado Ac quiméricos y humanizados.
En el caso de los Ac completamente humanos, muestran una mayor seguridad y eficacia para distintas aplicaciones diagnósticas y terapéuticas. Se obtienen por ingeniería genética mediante las siguientes estrategias:
- Generación de hibridomas (como los explicados anteriormente), pero utilizando ratones modificados genéticamente para expresar Ac humanos.
- Selección del Ac de interés a partir de librerías. Estas “librerías” o “bibliotecas” están formadas por los genes codificantes de Ac de diversos donantes.
Mejora de anticuerpos monoclonales
Conjugados anticuerpo-fármaco (ADCs)
El uso de determinados agentes terapéuticos (como fármacos de quimioterapia) en su forma libre puede presentar ciertos inconvenientes, como una alta toxicidad o su posible inactivación o degradación antes de ejercer su efecto. Para reducir estos problemas, se ha recurrido a la unión de estos agentes a Ac, permitiendo dirigir la terapia al lugar deseado e incluso mejorar su acción.
Con esta finalidad, se ha investigado la generación de diversos conjugados anticuerpo-fármaco (ADCs):
- Inmunotoxinas (unión anticuerpo-toxina): permite aumentar la especificidad y la durabilidad de la toxina, y por otro, reducir los efectos adversos.
- ADEPT (unión anticuerpo-enzima): permite administrar al paciente la forma inactiva de un fármaco y que la enzima lo transforme a la forma activa en el lugar de interés (que es donde se une el Ac).
- Radiofármacos (unión anticuerpo-radioisótopo): permite dirigir la dosis de radiación terapéutica a la diana de interés (ej.: células tumorales) con alta especificidad.
- Inmunocitoquinas (unión anticuerpo-citoquina): permite regular el sistema inmune (gracias a las citoquinas) solo en la localización de interés.
Moléculas derivadas de anticuerpos
Además de los conjugados mencionados anteriormente, se ha investigado la generación de distintos derivados, entre los que destacan:
- Anticuerpos biespecíficos: moléculas diseñadas mediante ingeniería genética para ser capaces de reconocer dos antígenos diferentes a la vez (uniendo dos Fab distintos a un Fc). Esta aproximación permitiría, por ejemplo, acercar agentes terapéuticos o células del sistema inmune a células tumorales.
- Fragmentos de anticuerpos (parte de unión al antígeno o scFv): tienen la misma capacidad de reconocimiento antigénico y, gracias a su tamaño reducido, resultan menos inmunogénicos y tienen una mayor capacidad de infiltración en el tejido de interés. Cabe destacar que se pueden unir distintos fragmentos para tener un efecto similar a los Ac biespecíficos pero en versión más pequeña.
- CAR (receptores quiméricos de antígenos): los linfocitos T citotóxicos que expresan CAR han tenido mucho éxito en la terapia celular de cánceres hematológicos. Combinan la especificidad de un scFv con la señalización de los TCR (receptores de linfocitos T).
Aplicaciones de los anticuerpos
Los Ac, tanto monoclonales como policlonales, tienen una gran variedad de aplicaciones en investigación y medicina. Te dejo algunos ejemplos:
Aplicaciones in vitro (en laboratorio)
- Técnicas de diagnóstico como inmunohistoquímica (para detectar marcadores en las células), inmunocromatografía (ej.: test de antígenos), ELISA, algutinación (también para determinación de grupos sanguíneos)…
- Otras técnicas de laboratorio como citometría de flujo, western blot, espectrometría de masas…
Aplicaciones in vivo (en el propio organismo)
- Estrategias de diagnóstico y seguimiento como inmuno-PET.
- Inmunización pasiva: administración de suero de personas o animales que ya han superado una enfermedad infecciosa a una persona infectada para que reciba sus Ac.
- Tratamiento de distintas patologías como el cáncer, enfermedades autoinmunes, rechazo a trasplantes, etc. utilizando Ac, conjugados Ac-fármaco (ADCs) o derivados de Ac.
Conclusiones
Los anticuerpos monoclonales, y también los policlonales, han sido una herramienta clave en la investigación científica, empleándose de forma rutinaria en diversas técnicas de laboratorio. La elección de un tipo u otro depende del objetivo específico que se tenga, considerando las ventajas y desventajas de cada uno.
En la clínica, su uso para el tratamiento de enfermedades, especialmente el cáncer, ha supuesto una gran mejora en la supervivencia de los pacientes.
Bibliografía
- Posner, J., Barrington, P., Brier, T., & Datta-Mannan, A. (2019). Monoclonal Antibodies: Past, Present and Future. Handbook of experimental pharmacology, 260, 81–141. https://doi.org/10.1007/164_2019_323
- Thomas, A., Teicher, B. A., & Hassan, R. (2016). Antibody-drug conjugates for cancer therapy. The Lancet. Oncology, 17(6), e254–e262. https://doi.org/10.1016/S1470-2045(16)30030-4
- Goulet, D. R., & Atkins, W. M. (2020). Considerations for the Design of Antibody-Based Therapeutics. Journal of pharmaceutical sciences, 109(1), 74–103. https://doi.org/10.1016/j.xphs.2019.05.031
Andrea, buen día.
Te comparto que he quedado impresionada, hace 5 años comenzamos a utilizar terapias con Anticuerpos Monoclonales en Medicina Veterinaria y he sido testigo de los enormes beneficios que aporta esta tecnología a los animales (perros y gatos). Me encanta el tema y leer tu artículo me pareció bastante interesante, saber que en medicina humana ya hay tanta tecnología, información y continúan con los estudios.
Muchas gracias por compartir.
Saludos.
Edith, me alegra que te haya gustado el artículo. La verdad es que es un tema muy interesante y tengo la intención de escribir otro artículo sobre la aplicación de los anticuerpos en la terapia del cáncer.
Me alegra que estos avances también tengan repercusión en la salud animal, aunque desafortunadamente se le dedique menos recursos que a la humana.
Un saludo