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04/09/2015 1 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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04/09/2015

1

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.