Notas de evaluación

Hoy en día, los anticuerpos monoclonales son los productos estrella de la industria biotecnológica de aplicación en el campo de la medicina con grandes expectativas de futuro, no sólo por su uso en pruebas diagnósticas que han supuesto una revolución, como la citometría de flujo o el ELISA, sino también porque constituyen los pilares de la terapia biológica de múltiples enfermedades: infecciosas, inflamatorias, degenerativas, autoinmunes, oncológicas, etc^[1]. 

El descubrimiento de los anticuerpos tiene una larga historia y es la de la propia inmunología^[2], qué se remonta a finales del siglo XVIII. Indudablemente Edward Jenner en 1796 con el descubrimiento de la primera vacuna de la viruela y casi 100 años más tarde Louis Pasteur, con sus cepas atenuadas del virus de la rabia fueron dos gigantes de pensamiento que adivinaron y prácticamente demostraron por primera vez, que el organismo podía defenderse de las infecciones con elementos que debían estar presentes en los humores corporales.

A finales del siglo XIX, Emil von Behring y Shibasaburo Kitasato descubrieron que al inyectar suero sanguíneo de un animal afectado por el tétanos a otro, se generaba inmunidad a la enfermedad en el segundo. En 1891 trataron con suero a una niña enferma de difteria salvando su vida. Sentaron así, las bases de la inmunidad humoral al descubrir que el suero producía sustancias que antagonizaban toxinas como la diftérica o la tetánica.

Años más tarde, Paul Ehrlich consolidó la idea de que las toxinas generaban antitoxinas séricas que se comportaban según las leyes de la química; las células de la sangre eran capaces de producir unas cadenas laterales que reaccionaban frente a las toxinas de manera específica como una llave con su cerradura. Por las distintas propiedades de reaccionar las antitoxinas se denominaban de varias maneras: aglutininas, opsoninas, etc. Erlich popularizó el concepto de la bala mágica para referirse a los agentes terapéuticos ideales que actúan de forma específica contra algún patógeno en particular sin ocasionar daños en las células del huésped. Se le considera el padre de la quimioterapia, en su sentido más amplio, y sus aportes en el campo de la inmunología lo hicieron acreedor al premio Nobel en 1908. 

En los años 30 del siglo XX, Karl Landsteiner, el descubridor del sistema ABO, identifica todas esas funciones y las centra en una sola molécula, los anticuerpos, y al tiempo va sustituyéndose el nombre de toxina por el de antígeno. En 1930 recibe el Premio Nobel de Medicina y Fisiología por el descubrimiento de los grupos sanguíneos, el factor RH y otros antígenos eritrocitarios. Desde ese momento las transfusiones sanguíneas pasaron a ser más seguras^[2].

A partir de los años 40 hasta los años 60 del siglo XX, numerosos investigadores han trabajado en este campo de la inmunología, generando conocimiento sobre la estructura, el funcionamiento y el origen celular de los anticuerpos, pero no fue hasta la década de los años 70 cuando se produce la auténtica revolución, con el descubrimiento de los anticuerpos monoclonales.

El sueño de la bala mágica de Erlich, cautivó la imaginación de generaciones de científicos, pero tardó casi un siglo en convertirse en realidad^[3], cuando en el laboratorio de biología molecular de Cambridge (Reino Unido), en 1975, el científico argentino César Milstein en colaboración con George Köhler, descubre los anticuerpos monoclonales, mediante el desarrollo de la tecnología que permitió inmortalizar las células productoras de anticuerpos.

 

La técnica del hibridoma

Milstein y Köhler lograron fusionar linfocitos B de corta vida y altamente específicos, productores de anticuerpos, procedentes del bazo de un ratón inmunizado, con células cultivadas de mieloma, capaces de crecer indefinidamente, pero que habían perdido su capacidad de producir inmunoglobulina. La célula híbrida resultante, un hibridoma, simultáneamente poseía la capacidad productora de anticuerpos, propia de las células B, y la capacidad de multiplicarse indefinidamente, característica de las células del mieloma, pudiendo proporcionar así, mediante las selecciones previas oportunas, cantidades potencialmente ilimitadas de cualquier anticuerpo deseado. Recibieron el premio Nobel de Medicina en 1984, que compartieron con Jerne por sus investigaciones sobre la teoría reticular del sistema inmunitario. 

El primer anticuerpo monoclonal que se desarrolló con la técnica del hibridoma, fue el muromonab-CD3, indicado para el tratamiento del rechazo grave en trasplantes. Pero debido a su origen no humano, su eficacia clínica se vio comprometida por la producción de anticuerpos humanos anti-murinos, que pueden desencadenar reacciones de hipersensibilidad por complejos inmunes. Así, con el objetivo de que estos anticuerpos se parezcan cada vez más a los anticuerpos humanos y gracias a las técnicas de ingeniería genética se desarrollaron los anticuerpos recombinantes quiméricos, humanizados o completamente humanos^[3].

 

Quimerización y humanización: avances en la nueva ingeniería genética

La quimerización se desarrolló en 1984 por el grupo de Sherie L. Morrison, aplicando la tecnología de ADN recombinante. Por quimerización se entiende la producción de anticuerpos monoclonales en los que solamente la región variable es de origen murino, y el resto de las cadenas pesadas y ligeras son de origen humano^[3,4].

En 1998, la Agencia Europea del Medicamento (EMA) autorizó la comercialización de rituximab, anticuerpo monoclonal quimérico que actúa uniéndose de forma específica al antígeno CD-20, una fosfoproteína transmembrana, expresada en los linfocitos pre-B y B maduros. El rituximab es uno de los medicamentos biológicos más prescritos a nivel mundial. Su uso generalizado se debe a su eficacia en el tratamiento de ciertos tipos de cáncer (como linfomas no Hodgkin y leucemia linfocítica crónica) y en enfermedades autoinmunes como la artritis reumatoide^[1].

Sin embargo, los anticuerpos quiméricos son todavía capaces de inducir respuestas inmunes (anti-quimera) debido al reconocimiento de epítopos situados en los dominios variables murinos. 

Con el objetivo de reducir la inmunogenicidad de los anticuerpos quiméricos, en 1986, Sir Gregory Winter (Premio Príncipe de Asturias de Investigación Científica y Técnica 2012) y sus colaboradores, desarrollaron los anticuerpos humanizados, mediante la técnica que consiste en el trasplante de las regiones hipervariables o CDR de un anticuerpo murino, entre regiones de entramado humanas. A este proceso se le conoce como CDR grafting. De este modo, se genera un dominio variable híbrido ratón-humano y se transfiere una especificidad de reconocimiento determinada a una molécula que es completamente humana en el resto de su secuencia. Estos anticuerpos humanizados tienen casi el 95% de su secuencia humana, por lo que su capacidad inmunogénica es mucho más baja^[3,4,5]. 

Un ejemplo de anticuerpo humanizado es trastuzumab (Herceptin®) aprobado por la EMA en el año 2000, como primera terapia dirigida contra el receptor de tipo 2 del factor de crecimiento epidérmico humano (HER2), para pacientes con cáncer de mama HER2-positivo^[1].

 

Anticuerpos completamente humanos: la era del cambio

El siguiente paso para disminuir aún más la inmunogenicidad de los anticuerpos terapéuticos fue la obtención de anticuerpos completamente humanos empleando técnicas de biología molecular y la inserción de fagos recombinantes. En este proceso, que fue una auténtica carrera entre los grupos de Greg Winter en Cambridge (Reino Unido) y Richard Lerner (Premio Príncipe de Asturias de Investigación Científica y Técnica 2012) en Estados Unidos, 1989 fue un año decisivo^[3].

En marzo, el equipo de Winter publicaba un trabajo donde se describe la metodología para la amplificación de regiones variables de los anticuerpos mediante la reacción en cadena de la polimerasa (PCR)^[6]. Este enfoque, ha sido la base para la construcción de repertorios (colecciones de genes) de regiones variables de anticuerpos a partir de diversas fuentes: sangre, bazo, amígdalas, ganglios linfáticos, médula ósea, etc. En octubre, el grupo de Greg Winter demuestra que es posible aislar anticuerpos funcionales a partir de repertorios recombinantes de dominios variables empleando la bacteria Escherichiacoli^[7].

En diciembre de ese mismo año, el grupo de Lerner demuestra que es posible construir un repertorio de fragmentos Fab empleando un sistema de bacteriófagos lisogénicos (fagos lambda), permitiendo la selección de anticuerpos funcionales sin inmunización previa y en periodos de tiempo muy cortos^[8,9]. Desde entonces, a partir de las genotecas de anticuerpos se han generado una gran variedad de anticuerpos terapéuticos totalmente humanos^[10]. El primer anticuerpo totalmente humano aprobado por la EMA en 2003 fue adalimumab (Humira®), dirigido frente al factor de necrosis tumoral (TNFα), una proteína inflamatoria que desencadena la respuesta del sistema inmune y está indicado para el tratamiento de múltiples patologías como la artritis reumatoide, artritis psoriásica, espondilitis anquilosante, psoriasis, uveítis, colitis ulcerosa y enfermedad de Crohn^[1,2].

El descubrimiento de los anticuerpos monoclonales generados en roedores, mediante la técnica del hibridoma, supuso una verdadera revolución en todos los campos de la biomedicina. Desde su descripción, han sido ampliamente utilizados en investigación así como soporte para el desarrollo de numerosos procedimientos diagnósticos y cromatográficos. Asimismo, han contribuido a la identificación de numerosas dianas terapéuticas, abriendo nuevas perspectivas en la clínica humana. Desde su descubrimiento, han evolucionado a una velocidad vertiginosa. El empleo de anticuerpos humanizados y humanos ha mejorado notablemente su tolerancia clínica y han supuesto una nueva alternativa terapéutica en el tratamiento del cáncer, sobre todo, avanzado, metastásico y/o refractario a otras terapias, así como en el campo de la reumatología, enfermedades inflamatorias intestinales, infecciosas, respiratorias, neurológicas y dermatológicas^[1-3].

Los anticuerpos continúan siendo objeto de investigación y desarrollo, lo que abre nuevas oportunidades para el futuro de la medicina. Los retos actuales son: diseñar nuevos anticuerpos dirigidos a nuevas dianas terapéuticas, mejorar el perfil de seguridad (evitar o reducir las reacciones adversas inmunes) y conseguir un abaratamiento del coste de producción mediante nuevas mejoras en el campo de la biotecnología.