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04/09/2015
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Propiedades moleculares de las subclases de IgG humanas y sus implicaciones en el diseño de anticuerpos monoclonales terapéuticos contra enfermedades infecciosas
GRUPO 2 Andrade Aguilar Jesús
Castillo Caballero Andrés Florres Valdes Paola
ELSEVIER Elsevier es la mayor editorial de libros de medicina y literatura científica del mundo. Forma parte del grupo Reed Elsevier y fue fundada en 1880. Con base en Ámsterdam, la empresa tiene subsidiarias en el Reino Unido, Estados Unidos, México, Brasil, España y en el resto del mundo. ORIGEN Elsevier tomó éste nombre de una tradicional editorial holandesa de nombre House of Elzevir (Casa de Elzevir). La familia Elzevir tenía operaciones de venta de libros y editorial en los Países Bajos. Su fundador, Lodewijk Elzevir, (1542–1617) vivió en Leiden y estableció su negocio en 1580. La empresa moderna fue fundada en 1880.
AGENDA
1.-INTRODUCCION
2.-PROPIEDADES MOLECULARES DE LAS SUBCLASES DE IGG RELEVANTES PARA ANTICUERPOS TERAPÉUTICOS
3.-ANTICUERPOS TERAPÉUTICOS PARA ENFERMEDADES INFECCIOSAS
4.-SELECCIÓN DE SUBCLASES DE IGG PARA LAS THAB CONTRA ENFERMEDADES INFECCIOSAS.
5. CONCLUSIONES
1. INTRODUCCION
Emil von Behring
Descubrimiento de antitoxinas para difteria,
tétano y ántrax (1901)
Da descubrimiento de anticuerpos
Hay un amplio repertorio de ThAb monoclonales licenciados, cientos en desarrollo preclinico y clinico
Para tratar cáncer, desórdenes autoinmunes y transplantes
Con objetivo infecciosos: Palivizumab (virus sincital respiratorio humano) y Raxibacumab ( Bacillus anthracis)
Mayoria son de tamaño completo en vez de fragmentos Fab (por mayor vida media en suero por interaccion con FcRn, efecto o funcion mejorados)
IgG muestra funciones efectores potentes
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No existen ThAb de IgG3 aprobadas
Proteolisis aumentada
Muchos alotipos de IgG3 entre diferentes
poblaciones
Reducida vida media en suero comparada con otras especies
AGENDA
1.-INTRODUCCION
2.-PROPIEDADES MOLECULARES DE LAS SUBCLASES DE IGG RELEVANTES PARA ANTICUERPOS TERAPÉUTICOS
3.-ANTICUERPOS TERAPÉUTICOS PARA ENFERMEDADES INFECCIOSAS
4.-SELECCIÓN DE SUBCLASES DE IGG PARA LAS THAB CONTRA ENFERMEDADES INFECCIOSAS.
5. CONCLUSIONES
2. Propiedades moleculares de las subclases de IgG relevantes
para anticuerpos terapéuticos
IgG
2 cadenas pesadas
2 cadenas ligeras
Inmunología básica + StudentConsult + StudentConsult en español – Funciones y trastornos del sistema inmunitario (Spanish Edition)_nodrm
Fc interactua con una variedad de moleculas para
mediar funciones efectoras indirectas
Citotoxicidad celular
dependiente de anticuerpos
(ADCC)
Fagocitosis celular
dependiente de anticuerpos
( ADCP)
Citotoxicidad dependiente
de complemento
(CDC)
Fab
Bloqueando una proteina de
reconocimiento del hospedero
Inhibiendo una toxina o enzima de un
patogeno
Contiene al paratope
Cadenas pesadas comparten más del 90% de identidad entre subclases de IgG
Diferencias en residuos expuestos en la superficie en los dominios constantes (CH1, CH2, CH3)
Variacion en la region bisagra ( estabilidad, flexibilidad y distancias abarcadas por dos Fab y Fc acomodadora
2.1. Sitio de union enGgG- Fc para FcgammaRs activadoras e inhibidoras
Receptores activadores FcgammaRI (CD64)
FcgammaRIIa (CD32a)
FcgammaRIIc (CD32c)
FcgammaRIIIa (CD16a)
FcgammaRIIIb (CD16b)
Receptores inhibidores
FcgammaRIIb (CD32b)
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EJEMPLO
FcgammaRIIIa es el mayor involucrado en activacion
de ADCC
IgG3 (1°)e IgG1(2°) tiene afinidad
Activdad para inducir potencialmente ADCC
Region de union FcgammaR
Partes de CH2 Region bisagra
Union por glicosilación en
N297
Identificados por Cristalografía de rayos X de complejos de IgG1-Fc con
diferentes FCgammaRs
2.2. Deposición del complemento y CDC por IgG
CLASICO: IgG + antigeno = complejos inmunes C1 y dan reacciones enzimaticas
Formacion del complejo de ataque de membrana y CDC
Eliminacion del patogeno Deposicion de C1q (union
a IgG-Fc) ocurre conn IgG1, 2 y 3(+ efectiva). IgG4 no es capaz de interactuar
Union de IgG1 dominio CH2
Tomografia crioelectron
Antigeno unido a IgG1 tiene estructura h7examerica que
interactua con hexamero de C1q
2.3. La union de IgG a FcRn determina vida media y transporte de la placenta
Fcrn tiene homologia
estructural con MHC I y participa en presentacion
de antigenos
Sitio de union FcRn en IgG
Union entre CH2 y CH3
Rica en histidina (H310 y H435 actuan como sensor
de pH)
IgG3 vida media corta
(7d)
Arginina (435) que sustituye a la histidina
Union IgG3 a FcRn
puede ser inhibida por IgG1
Union IgG3 a FcRn
puede ser inhibida por IgG1
IgG2 es menos
eficiente en el
transporte placentario
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2.4. La glicosilacion de IgG-Fc impacta en la funcion efectora
IgG sitio de glicosilacion
conservados en N297 en CH2
N-glicanos en Fc son estructuras complejas(
di-antenarios con nucleco 1-6 fucosilacion
del residuo N-acetil g4lucosamida
Edad, embarazo, enfermedad inflamatoria e infeccion
2.5. Alotipos de subclases de IgG
Polimorfismos Cadenas pesadas de IgG (Gm)
IgG1
IgG2
IgG3
IgG4
4
2
13
0
Alotipo de un ThAb puede contribuir a resistencia a la
terapia asociada a respustas inmunes anti-Thab
ESTUDIOS
No asociacion significativa entre alotipo de IgG
Aparacion de respuestas de anticuerpos antimonoclonales
2.6. La subclase de IgG y la ingenieria de Fc
EJEMPLO
Produccion de IgG2 + resudios de IgG4
Extirpacion de funciones efectoras
Produccion de IgG3 con residuos procedentes de otras sublclases para aumentar vida media
Complementa con otros metodos
Evaluacion de mutantes de alanina
Metodos de cribado de alto rendimiento computacionales
Resolucion de estructura de los dominios Fc mutados
Anticuerpos de Fc se han modificados
Eliminar sitios de proteolisis bacteriana (modo de evasion inmune)
AGENDA
1.-INTRODUCCION
2.-PROPIEDADES MOLECULARES DE LAS SUBCLASES DE IGG RELEVANTES PARA ANTICUERPOS TERAPÉUTICOS
3.-ANTICUERPOS TERAPÉUTICOS PARA ENFERMEDADES INFECCIOSAS
4.-SELECCIÓN DE SUBCLASES DE IGG PARA LAS THAB CONTRA ENFERMEDADES INFECCIOSAS.
5. CONCLUSIONES
3.Anticuerpos terapeuticos para
enfermedades infecciosas
ThAb
Suero humano agrupado
Anticuerpos monoclonales recombinantes
3.1. Anticuerpos terapeuticos para enfermedades infecciosas
Fracciones de Ig purificadas de
donantes Via IV, IM, ISC
Naturaleza policlonal de IgG
combinada focalizacion de
multiples epitopos
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Policlonales Monoclonales
Contaminacion + -
Costo + -
Estandarizacion - +
Produccion en masa - +
Eficacia Poca por dilucion de anticuerpos funcionales
Rubeola Fiebre del dengue (no medicamentos o vacunas licenciadas solo tratamiento de apoyo)
Varicela
Hepatitis A
Hepatitis B
Virus respiratorio sincitial
Citomegalovirus
Tetano
Sarampion
Rabio
3.2. Relevancia de subclases de IgG en enfermedades infecciosas
Respuestas de subclases pueden diferir de acuerdo con el patogeno, antigeno o epitopo
Sindromes clinicos más comunes: Deficiencia de IgG2 ( + infecciones por B. encapsuladas) y deficiencia de IgG3 (Infecciones respiratorias recurrentes)
3.3. ThAb monoclonal en las enfermedades infecciosas en desarrollo
Mayoria de ThAb en desarrollo -> cimiento IgG1 humano con ausencia de otras subclases
Ap
lican
a Configuracion especifica para tener esporas, toxina o
biopeliculas
Entornos clinicos
Falta de opciones de tratamiento disponibles
Terapias adjuntas que tienen funciones antiinflamatorias o inmunomoduladoras
Lim
itac
ion
es
Caracterizacion especifica de Ab monoclonal con respecto a los objetivos de los epitopos y rptas efectoras funcionales
Necesidad de la administracion parental
Costos
Capacidad
Subclases de IgG en el desarrollo de
Yhh7Ab es infravolarado
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AGENDA
1.-INTRODUCCION
2.-PROPIEDADES MOLECULARES DE LAS SUBCLASES DE IGG RELEVANTES PARA ANTICUERPOS TERAPÉUTICOS
3.-ANTICUERPOS TERAPÉUTICOS PARA ENFERMEDADES INFECCIOSAS
4.-SELECCIÓN DE SUBCLASES DE IGG PARA LAS THAB CONTRA ENFERMEDADES INFECCIOSAS.
5. CONCLUSIONES
Principalmente IgG1 e IgG3 respuesta
inmune contra VIH, v. del ébola, Coxiella
burnetii, P. falciparum
Principalmente IgG4 S. mansoni
Predominancia de IgG2 con reducidas
cantidades de IgG1 e IgG3 respuesta de
Ig a polisacaridos bacterianos
Respuestas varian según edad y genero
4.1. Subclases y respuesta natural
inmune
4.2. Valoracion funcional de las subclases aisladas de la respuesta inmune innata
Entre anticuerpos que reflejan exposicion y que median proteccion funcional
Ensayos funcionales patogeno-especificos in vitro pueden ser informativos.
ENSAYO RECIENTE
IgG3 e IgG4 tienen mayor capacidad de neutrlizar
Incluso cuando no fueron predominantes
Comparo subclase purificada de Ab en un
ensayo de neutralizacion del Herpes simplre
Estudios similares
IgG3 mas efectivo en VIH-1 cuando se usaron muestras
conjugadas
No se evidencio en muestras individuales
Para el VIH, purificarion IgG1 e
IgG3
Estudios similares
Uso fracciones especificas de subclases
purificadas de IgG a partir de Ig agrupadas
Fracciones IgG1 e IgG2 son más efectivas en la
neutralizacion
IgG3 aumenta la infeccion
Respuestas contra enterovirus 71 humano
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4.3. Variantes en el cambio de subclases
Usan mismos dominios variables (son expresadas en cimientos de cadenas pesadas de diferentes subclases)
Variantes en el cambio de subclases son anticuerpos monoclonales que se unen al mismo epitopo
Subclase de ThAb no
siempre es crucial hay
otros factores (niveles de
Ab)
Eval
uad
as u
san
do
su
bcl
ases
h
um
anas
co
mo
mu
rin
a
Virus (VIH(1), De la fiebre amarilla(3), Del Nilo Occidental,
De la varicela Zoster(3)
Bacterias ( S. aureus(2), S del grupo A, B. anthracis, P. aeruginosa(3), E. coli(3))
Hongos ( C. neoformans(3))
Parasitos (P. falciparum)
Estudios utilizaron
humanos, ratas y ratones
Diferencias: (1) neutralizacion, (2) fagocitosis por
opsonizacion , (3) estudios funcionales
4.3.1 El uso de modelos murinos para guiar el
desarrollo de anticuerpos terapéuticos
importante que la actv mediada por el complemento para protegerse contra C. neoformans.
Estudios murinos que han indicado que ThAb debe incluir una función FcyR para efectivamente inducir la neutralización de la toxina del anthrax y que inducir fagocitosis opsonica
Ser útiles en el desarrollo de ThAb al incrementar el conocimiento de los mecanismos protectores del SI y por su aplicación en modelos animales in vivo.
Existen descubrimientos de estudios de variantes de cambio de subclase murinos a humanos,
tales estudios
ejemplos incluyen
que es
4.3.2. Funciones específicas de subclases varían de acuerdo a las características del epítopo
variar dramáticamente entre epítopos, incluso dentro de los mismos organismos.
De forma interesante, el impacto de subclases de anticuerpos en tales epítopos funcionales
claramente un componente clave en el desarrollo de una ThAb.
Identificar epítopo objetivos que median la inmunidad funcional
es
puede
Por ejemplo, los anticuerpos monoclonales IgG3 humanos
gp120 han mostrado tener una habilidad neutralizadora mayor
para VIH que sus contrapartes en IgG1,
pero tales diferencias de subclase no fueron encontradas en
anticuerpos monoclonales contra gp41.
objetivo
La relación entre el objetivo específico de un epítopo
y la subclase de anticuerpos también
densidad de los epítopos y la flexibilidad de diferentes subclases de anticuerpos para interactuar con dichos epítopos.
Depende
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estudios usando variantes de cambio de subclase
contra P. aeruginosa y el grupo A streptococcus
Densidad antigénica influencia fuertemente la
habilidad de algunas subclases de anticuerpos
para unirse efectivamente,
resaltando la importancia de investigar respuestas
de subclases usando ensayos que reflejen la
conformación nativa antigénica y su densidad.
Por ejemplo,
sugiere
Existe también evidencia que el efecto funcional de diferentes subclases puede variar de acuerdo a la cepa del organismo, indicando que es importante también investigar una variedad de cepas cuando se desarrolle ThAb.
por tanto
4.3.3. Evaluando las respuestas de subclases usando ensayos funcionales in vitro
combinado con la validación de estas evaluación como indicadores de una protección in vivo real.
El uso de tales evaluaciones funcionales
evaluar sistemáticamente el rol de subclases de IgG para muchas enfermedades infecciosas.
Existe necesidad para un grupo mayor de ensayos funcionales
que pueda
necesita ser
Ej: La protección in vivo contra la E. coli es asociada con la limpieza mediada por el complemento;
→ThAb debería ser evaluada usando ensayos funcionales que reflejen este mecanismo.
Sin embargo, P. aeruginosa es capaz de resistir la lisis mediada por el
complemento,
→un ensayo del complemento no predeciría adecuadamente la
protección in vivo.
Estudios en respuestas de
subclases murinas
C. neoformans han demostrado
fuertes
contra
discrepancias entre ensayos funcionales in vitro y modelos in vivo.
por ejemplo, bloqueando anticuerpos.
El potencial de interferir con acción de otras subclases de IgG,
determinar si diferentes subclases de IgG
como es observado en el virus del dengue, el virus del oeste del Nilo, VIH, y hongos
incluyendo Candida albicans y C. neoformans.
de tener efectos dañinos al aumentar la infección,
pueden ser usados para evaluar la habilidad de algunos anticuerpos
Ensayos funcionales bien-validados
AGENDA
1.-INTRODUCCION
2.-PROPIEDADES MOLECULARES DE LAS SUBCLASES DE IGG RELEVANTES PARA ANTICUERPOS TERAPÉUTICOS
3.-ANTICUERPOS TERAPÉUTICOS PARA ENFERMEDADES INFECCIOSAS
4.-SELECCIÓN DE SUBCLASES DE IGG PARA LAS THAB CONTRA ENFERMEDADES INFECCIOSAS.
5. CONCLUSIONES
5. Conclusiones
ThAb Existen 40 ThAb con licencia,solo dos con objetivos patógenos
asociados a enfs. infecciosas.
Casi todos los ThAb licenciados y los de desarrollo clínico, tienen dominio Fc IgG1 humano.
Las rpts de subclase contra infecciones naturales y la estructura funcional de las 4 subclases de IgG disminuyen la importancia de considerar las
propiedades de subclases cuando se desarrolla y se prueba ThAb.
Existen 36 nuevos ThAb contra enfs. infecciosas en desarrollo preclínico,campo comparada con el desarrollo en cáncer y autoin.
Existe una multitud de conformaciones potenciales para la aplicación de ThAb contra enfs. infecciosas y los pros y cons.
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Se debería incluir el estudio de las rptas de anticuerpos naturalmente adquiridas, anti. derivados del suero, y variantes de cambio de subclase en estudios in vitro funcionales relevantes y estudios in vivo donde sea apropiado.
Las subclases de IgG tienen efectos diferentes contra patógenos, siendo singularmente importante al mediar protección contra enfermedades.
La ntza del epítopo específico es importante para respuestas efectivas y funcionales, y la densidad del epítopo o cepa patógena usada en el ensayo afecta los resultados.
Los estudios de cambio de subclase y el entendimiento molecular de las propiedades de las subclases de IgG permitirá el desarrollo de ThAb monoclonales específicos para patógenos.