Premi Nobel per la fisiologia e la medicina 1984 - Università degli ...

Università Degli Studi di TorinoCorso di Immunologia MolecolareProf. Guido ForniGLI ANTICORPI MONOCLONALI E LA LOROINGEGNERIZZAZIONEValentina Foglizzo

NOBEL PER LA MEDICINA 1984Niels K. JerneCesar MilsteinGeorges J. F. Kohler[8]

UN PO’ DI STORIA…1890 Behring e Kitasato scoprono molecole anticorpalinel siero di animali immunizzati e dimostrano laloro specificitàDUNQUE TUTTE LE CELLULE PRODUCONO ANTICORPI?Verso la fine degli anni ‘50 è stato dimostrato che solo i LINFOCITIsono in grado di produrre anticorpi1955 Niels Jerne pubblica la sua prima importante teoriasulla preesistenza di molecole anticorpali in grado diriconoscere migliaia di antigeni non-self[8]

UN PO’ DI STORIA…Durante gli anni 60 avvengono moltissime scoperte nel campodell’immunologia:3. Viene chiarita la struttura primaria degli anticorpi4. E’ dimostrato che un linfocita produce molecole anticorpaliidentiche fra loro5. I linfociti vengono suddivisi in due classi: linfociti T (TH – TK) elinfociti B1971 Niels Jerne teorizza l’esistenza di un’immunitàtessuto-specificaNel 1974 Jerne enuncia la sua terza teoria: esistonomolecole anti-anticorpo che bilanciano l’azione deglianticorpi stessiCIO’ IMPLICA CHE…[8]

GLI ANTICORPI POSSONO ESSERE ESSI STESSI DEGLI ANTIGENI !Kunkel e successivamenteJacques Oudindimostrarono che:Le regioni variabili non possiedono soloil sito combinatorio per l’antigenemamostrano anche un profilo antigenico dettoIDIOTIPO[8]

Tra il 1975 ed il 1976 Kohler eMilstein sviluppano una tecnicacon cui poter produrre anticorpimonoclonali in grande quantitàFUSIONEVANTAGGI1. Singola specificità2. Immortalità degli ibridi3. Antigeni impuri generanoanticorpi puri4. Elevata secrezione di anticorpi5. Possibilità di mutare gli ibridomiper generare anticorpi nonpresenti in naturaDalla Lettura del Nobel di G. Kohler[8]

ANTICORPO POLICLONALE vs ANTICORPO MONOCLONALEMiscela di anticorpi in grado diRiconoscere epitopi diversi diuna stessa molecolaMiscela di anticorpi prodottada una selezione clonale dilinfociti diretta contro lostesso epitopo di un antigene1. Basso titolo3. Popolazioni anticorpali eterogenee5. la stessa combinazione di anticorpiè impossibile da ottenere in unnuovo animale immunizzato1. Singola specificità2. Immortalità degli ibridi3. Antigeni impuri generano anticorpipuri4. Elevata secrezione di anticorpi5. Possibilità di mutare gli ibridomi pergenerare anticorpi non presenti innatura

LA STRUTTURAStruttura a forma di Y costituita da2 catene pesanti e 2 catene leggereunite da ponti disolfuroCDR (complementary determining regions)Regioni variabili (VH e VL):mediano la specificità e rendonola molecola divalenteTaglio verticale: è una molecolasimmetricaTaglio orizzontale: porzione costante Fcporzione variabile[1]

ANTICORPI INGEGNERIZZATI E TERAPIAInibizione viedi segnaleInduzione citotossicitàCellulo-mediataAnticorpo-dipendenteCitotossicitàComplemento-mediataVeicolo di agenticitotossiciProlungamento dell’emivita nel sieroRapida eliminazionedegli anticorpinon coniugati[2] [3] [7]

ANTICORPI INGEGNERIZZATI PER:1. Alterarne le dimensioni2. Migliorarne la farmacocinetica3. Eliminare la loro immunogenicità[2] [3]

1. ALTERAZIONE DELLE DIMENSIONIIgG interePermanenza nel circolosanguignoMielotossicitàI° APPROCCIO: digestione con Papainaa formare Fab’ o F(ab’)2Aumento della ClereancePenetrazione omogenea nei tumoriStessa affinità per l’antigene[1]

1. ALTERAZIONE DELLE DIMENSIONICURIOSITA’!I camelidi producono Ig chiamate ANTICORPI A CATENA PESANTEVHH o NANOBODIESLoop delle CDR moltopronunciatiAumentata penetrazionenegli epitopi cripticiAlta stabilità termicaAlta solubilitàAlta affinitàAlta stabilità intracellulare(utile per targetcitoplasmatici)[1]

1. ALTERAZIONE DELLE DIMENSIONITUTTAVIA IN GENERALE ScFvs E NANOBODIES HANNO UN’EMIVITATROPPO BREVESfruttando linker peptidici divaria lunghezzaè possibile generare anticorpimultimerici![2] [5]

2. MIGLIORAMENTO DELLA FARMACOCINETICAAnticorpi inibitoriAnticorpi veicolatoridi agenti citotossiciAumento dell’emivita nel circoloAumento velocità di escrezionedegli anticorpi non legatiall’antigeneMODIFICAZIONE DELLE DIMENSIONI[7]

3. DIMINUZIONE DELL’IMMUNOGENICITA’HAMA (human anti-mouse antibodies)Mouse moAbsAlterazione della BiodistribuzioneClearance accelerata1. ANTICORPI CHIMERICI UOMO-TOPO3. SOSTITUZIONE RESIDUI DI SUPERFICIE NELLE REGIONI VARIABILI5. DEIMMUNIZZAZIONE7. SVILUPPO DI ANTICORPI UMANI ATTRAVESO TOPI TRANSGENICI[7]

BIBLIOGRAFIA[1] Kortt A.A. et al., Dimeric and trimeric antibodies: high avidity scFvs for cancer targeting,Biomolecular Engineering, 18:95 2001[2] Beckman R. A. et al.,Antibpdy constructs in cancer therapy, Cancer 109:170 2007[3] Rossi E. A. et al,Development of new miltivalent-agents for pretargeting tumor localisation andtherapy, Clinicl Cancer Research, 9:3886 2003[4] Strome S. E. et al.,A mechanistic perspective of monoclonal antibodies in cancer therapy beyondtarget-related effects, The oncologist 12:1084 2007[5] Ryu D. D. Y and Nam DH., Recent progress in biomolecular engineering,Biotechnol. Prog., 16:22000[6] Graumann K and Premstaller A., Manufactorin of recombinant therapeutic proteins in microbialsystem, Biotechnol J., 1:164, 2006[7] Peterson N.C., Advances in monoclonal antibody technology:genetic engineering of mice, cells andimmunoglobulin[8] www.nobelprize.org