miniaturadeimagen|Visión general de la tecnología del hibridoma y la creación de anticuerpos monoclonales Un anticuerpo monoclonal es un anticuerpo producido por un solo clon de linfocitos B. Los anticuerpos monoclonales (en acrónimo mAB, del inglés monoclonal antibody) son anticuerpos idénticos porque son producidos por un solo tipo de célula del sistema inmunitario, es decir, todos los clones proceden de una misma célula madre. Es posible producir anticuerpos monoclonales que se unan específicamente con cualquier molécula con carácter antigénico. Este fenómeno es de gran utilidad en bioquímica, biología molecular y medicina.
Producción de anticuerpos monoclonales Si una sustancia extraña (antígeno) se inyecta en el cuerpo de un ser humano, algunas de las células B de su sistema inmunitario se transformarán en células plasmáticas y empezarán a producir anticuerpos que se unirán a ese antígeno. Cada célula B produce un solo tipo de anticuerpo; así, diferentes linfocitos B producirán anticuerpos estructuralmente diferentes que se unirán a distintas partes del antígeno. Esta mezcla fisiológica natural de anticuerpos es conocida como antisuero policlonal.
Para producir anticuerpos monoclonales, primero se extraen células B del bazo de un animal que ha sido expuesto al antígeno. Estas células B se fusionan en presencia de PEG (polietilenglicol) con células tumorales de mieloma múltiple (un tipo de cáncer) que pueden crecer indefinidamente en un cultivo celular. Esta fusión hace a las membranas celulares más permeables. Estas células fusionadas híbridas, llamadas hibridomas, pueden multiplicarse rápida e indefinidamente (ya que son células tumorales, después de todo) y pueden producir gran cantidad de anticuerpos. Los hibridomas se diluyen y se cultivan el suficiente número de veces para obtener un número diferente de determinadas colonias, las cuales producen sólo un tipo de anticuerpo. Los anticuerpos de diferentes colonias son analizados para conocer su capacidad de unirse a un antígeno determinado, por ejemplo con un tipo de test llamado ELISA, y para seleccionarse y aislarse de la manera más efectiva.
El proceso de producción de anticuerpos monoclonales es complejo. Primero se disgrega el bazo del ratón inmunizado, donde se acumulan los linfocitos B que tienen una escasa viabilidad en cultivo, y se fusionan con células de mieloma deficientes en enzimas implicados en la síntesis del nuevo ADN como la timidina quinasa (TK) o la hipoxantina guanina fosforibosil transferasa (HGPRT). Los productos de la fusión celular (hibridomas) son cultivados en medio HAT (de hipoxantina, aminopterina y timidina) donde las células mielómicas son eliminadas. Solamente pueden crecer en el medio de cultivo HAT las células que son producto de la fusión entre un linfocito y una célula de mieloma. Las células híbridas obtenidas tras el proceso de fusión contienen un número elevado de cromosomas (72 del mieloma y 40 del linfocito B) que en las sucesivas divisiones celulares se irán perdiendo hasta oscilar entre los 70 y los 80 cromosomas. Como consecuencia de dicho proceso, algunas células pierden la capacidad de secreción de anticuerpos o bien funciones básicas para la viabilidad celular. Por ello tan pronto como se identifica como positivo un pocillo se somete a un proceso de clonación para evitar el crecimiento de células no productoras que al ser metabólicamente más eficientes acabarían por dominar el cultivo.
Los anticuerpos monoclonales pueden producirse en cultivos celulares o en animales. Cuando las células de un hibridoma se inyectan en cultivos de tejidos como el peritoneo (cavidad peritoneal), produce tumores que sintetizan un fluido rico en anticuerpos, llamado líquido ascítico.
Se conoce la tecnología necesaria para la producción de anticuerpos en ausencia de inmunización del animal. Es la denominada tecnología de los anticuerpos recombinantes. Los avances en la tecnología génica han facilitado en gran medida la manipulación genética, producción, identificación y conjugación de fragmentos de anticuerpos recombinantes, obteniéndose nuevos anticuerpos multivalentes y multiespecíficos.
Estas tecnologías han permitido desarrollar estrategias de screening de anticuerpos monoclonales fuera del cuerpo humano. Para ello es necesario disponer, en primer lugar de enormes librerías de genes de anticuerpos, habitualmente mediante amplificación PCR de cADN de linfocitos, o, alternativamente, mediante síntesis in vitro de genes usando cebadores aleatorizados (randomized wobble). El método de 'screening' de estas librerías debe tener una eficiencia comparable a la del sistema inmunitario, lo que se puede conseguir exponiendo en la superficie de microorganismos los anticuerpos producidos. Ejemplos de los microorganismos empleados son los fagos filamentosos como M13 o bacterias. Esta presentación en superficie permite establecer un enlace físico entre la función de unión al antígeno y el gen del anticuerpo, de forma que la afinidad al antígeno permite aislar el microorganismo portador del gen del anticuerpo de interés entre millones de otros. Una vez aislado el clon específico se amplifica para la producción del anticuerpo de interés por ejemplo en E. coli.Anticuerpos monoclonales terapéuticos. Informe de vigilancia tecnológica. Genoma España, Fundación General de la Universidad Autónoma de Madrid. Consultado el 13 de junio de 2012.
Historia de las investigaciones de los anticuerpos monoclonales Niels K. Jerne, Georges Köhler y Cesar Milstein describieron la técnica que permitía el cultivo de hibridomas o células híbridas de linfocitos B con células plasmáticas tumorales de mieloma múltiple. Con esta fusión de dos células, una programada para producir un anticuerpo específico, pero que no se multiplica indefinidamente (linfocito) y otra inmortal con gran capacidad de crecimiento, pero que no produce inmunoglobulina (célula de mieloma), se combina la información genética necesaria para la síntesis del anticuerpo deseado y una capacidad de síntesis proteica, lo que permite su multiplicación indefinida tanto in vitro como in vivo. Por esta aportación, Jerne, Kölher y Milstein recibieron el Premio Nobel de Medicina en 1984.
En el 2010, los anticuerpos monoclonales cumplieron 30 años desde su desarrollo y dejaron de ser una curiosidad biológica para convertirse en una forma de tratamiento y diagnóstico muy importante en diversas enfermedades. A fecha de 2019 se habían aprobado unos 80 anticuerpos monoclonales para su comercialización y en 2018 la FDA aprobó 12 nuevos, lo que representaba el 20 % del total de fármacos aprobados. Pero el número de anticuerpos monoclonales en fase de ensayo clínico es elevado y representan un 30 por ciento de los compuestos en investigación en el 2005. Muy importante para tratamientos de distintas enfermedades como artritis reumatoide, distintos cánceres, enfermedad de Crohn, entre otras.
Diferencia entre anticuerpo monoclonal y anticuerpo policlonal Ac policlonal Ac monoclonalEpítopos que reconocenVariosÚnicoEspecificidadVaría entre animales y sangrías.Alta, no varía.AfinidadVariables, entre sangrías.Alta e invariableRendimientoConcentración media 1mg/ml Volumen variable, según especie.Bajo, en tejidos de cultivo. Alto (hasta 20mg/ml), en líquido ascítico.Costo relativoBajoAltoDisponibilidadAgotableInagotableProducciónFácil, población heterogénea de anticuerposCompleja, población homogénea de anticuerpos.
miniaturadeimagen|Tipos de anticuerpos monoclonales y su antigenicidad|401x401px
Tipos de anticuerpos monoclonales Según su origen, es posible distinguir cuatro tipos de anticuerpos monoclonales, que se distinguen principalmente por su composición y su antigenicidad en el organismo:
Murinos: Anticuerpos procedentes del ratón Eficacia terapéutica disminuida (el sistema inmunológico los identifica como extraños y reacciona para destruirlos). Pueden presentar efectos secundarios, como nefrotoxicidad y reacciones alérgicas. Quiméricos: Obtenidos de ratones mediante la humanización de los AcMo, por ingeniería genética (las regiones variables proceden de ratón y reconocen el antígeno específico; las regiones constantes de los anticuerpos provienen de los seres humanos). Evitan el rechazo del sistema inmunitario, al introducirse en el organismo. Producen anticuerpos antiquiméricos. Humanizados: El 90 por ciento del anticuerpo es de origen humano, por lo que reduce aún más la inmunogenicidad de los anticuerpos. El 10 por ciento restante corresponde a las regiones CDR o hipervariables, que son las únicas que proceden del ratón. Humanos: La totalidad del anticuerpo es de origen humano. El rechazo del sistema inmunitario es prácticamente inexistente.
A la fecha de este artículo, existen pocos MoAbs de este último tipo.
Nomenclatura de los anticuerpos monoclonales Los MoAbs se nombran según las diferentes convenciones que se aceptaron según normas internacionales (DCI), establecidas por la Organización Mundial de la Salud (OMS) y la denominación oficial estadounidense (United States Adopted Names, USAN).
Los nombres de todos los anticuerpos monoclonales incluyen el sufijo -mab, precedido de otras partes de la palabra que tienen que ver con diferentes factores que determinan la diana específica del anticuerpo monoclonal, su origen, el tipo de fármaco y un prefijo que determina la empresa productora.
Prefijo comercial DianaOrigen del AcMoTipo de fármacoSegún la empresaInterleucina (k) (ki) (kin) Ej. Anakinra (R-IL1)Comp. humano (u) Ej. SecukinumabAc monoclonal (mab) Ej. AdalimumabSegún la empresaDianas del sistema inmunitario (l) (li) (lim) Ej. Infliximab (TNFα)Humanizado (zu) Ej. NatalizumabAntagonista del receptor (ra) Ej. AnakinraSegún la empresaDiana tumoral (t) (tu) (tum) Ej. Rituximab (Linf. B)Quimérico (xi) Ej. RituximabProteína de fusión (cept) Ej. Abatacept
Por ejemplo, el RI-TU-XI-MAB, un anticuerpo monoclonal (-MAB) quimérico (-XI-) y que actúa frente a una diana tumoral (-TU-), en este caso frente a linfocitos B-CD20, en los linfomas.
Mecanismo de acción
Los anticuerpos monoclonales (AcMo) ejercen sus actividades de manera muy diversa, dependiendo de las dianas que se encuentren afectadas. En su acción, también tienen vital importancia los diferentes tipos de anticuerpos existentes, explicados líneas arriba.
miniaturadeimagen|463x463px|Mecanismos de acción generales de los anticuerpos monoclonales
En función de su actuación o mecanismo de acción, pueden clasificarse como sigue:
Inmunomoduladores: la célula diana está inhibida de forma natural. Inmunodepresores: como el Rituximab, que produce la eliminación de los linfocitos B. Bloqueantes: actúan sobre linfocitos Treg.
Todos estos además pueden realizar numerosas acciones. Por ejemplo:
Bloqueo de la interacción entre el receptor y el ligando. Activación del complemento por lisis celular. Lisis celular mediada por anticuerpos. Activación de células T y de mecanismos efectores. Inducción de apoptosis. Inhibición de traducción de señal o de la activación de los receptores.
Generación de anticuerpos monoclonales miniaturadeimagen|456x456px|Generación de MoAbs
La técnica utilizada para la generación de los anticuerpos monoclonales fue ideada por C. Milstein y G. Kohler en 1975 y por la cual consiguieron el Premio Nobel de Medicina y Fisiología.
Tecnologías de producción La producción de los anticuerpos monoclonales se centra en la síntesis de una línea celular estable que secreta un determinado tipo de isotipo de inmunoglobulina que actúa contra un antígeno específico.
Síntesis del hibridoma