anticuerpos monoclonales

Anticuerpos monoclonales teraputicos

Anticuerpos monoclonales teraputicosInforme de Vigilancia Tecnolgica

AnticuerposMonoclonalesTeraputicos

Informe de VigilanciaTecnolgica


4ANTICUERPOS MONOCLONALESTERAPUTICOS

El presente informe de Vigilancia Tecnolgica ha sido

realizado en el marco del convenio de colaboracin

conjunta entre Genoma Espaa y la Fundacin General

de la Universidad Autnoma de Madrid (FUAM).

Genoma Espaa y la Fundacin General de la Universidad

Autnoma de Madrid (FUAM) agradecen la colaboracin

ofrecida a:

Dr. Luis lvarez-Vallina

(Hospital Universitario Puerta de Hierro)

Dr. Ignacio Casal

(Centro Nacional de Investigaciones Oncolgicas)

Dr. Francisco Snchez-Madrid

(Hospital Universitario de la Princesa-Universidad

Autnoma de Madrid)

La reproduccin parcial de este informe est autorizada

bajo la premisa de incluir referencia al mismo, indicando:

Anticuerpos Monoclonales Teraputicos.

GENOMA ESPAA/FUAM.

Genoma Espaa no se hace responsable del uso que se

realice de la informacin contenida en esta publicacin.

Las opiniones que aparecen en este informe

corresponden a los expertos consultados y a los autores

del mismo.

Copyright: Fundacin Espaola para el Desarrollo

de la Investigacin en Genmica

y Protemica/Fundacin General de la Universidad

Autnoma de Madrid.

Autores: Gema Ruiz (FUAM)

Mara Moreno (FUAM)

Marta Lpez (Red FUE)

Miguel Vega (Genoma Espaa)

Edicin: Cintia Refojo (Genoma Espaa)

Referencia: GEN-ES07006

Fecha: Diciembre 2007

Depsito Legal: M-5522-2008

Diseo y realizacin: Spainfo, S.A.


ndice de contenido

RESUMEN EJECUTIVO 7

OBJETIVOS DEL INFORME 8

1. INTRODUCCIN A LOS ANTICUERPOS MONOCLONALES 9

1.1. La Respuesta Inmune 91.2. Los Anticuerpos 101.3. Mecanismo de accin de los Anticuerpos 121.4. Anticuerpos Monoclonales 14

2. PRINCIPALES TECNOLOGAS DE PRODUCCIN Y MEJORA DE ANTICUERPOS MONOCLONALES 15

2.1. Tecnologas de produccin de Anticuerpos Monoclonales 152.1.1. Generacin de Hibridomas 162.1.2. Presentacin de Anticuerpos en superficie de fagos (Phage-Display) 192.1.3. Tecnologa del Ribosoma Display (Ribosome Display) 232.1.4. Nuevas estrategias para la produccin de Anticuerpos Monoclonales 24

2.2. Tecnologas de mejora de las funciones efectorasde los Anticuerpos Monoclonales Teraputicos 252.2.1. Conjugados de Anticuerpos Monoclonales y agentes txicos 252.2.2. Conjugados de Anticuerpos Monoclonales y enzimas 282.2.3. Conjugados de Anticuerpos Monoclonales y radioistopos 292.2.4. Anticuerpos biespecficos 302.2.5. Inmunocitoquinas 31

2.3. Tecnologas de mejora de la afinidad de los Anticuerpos Monoclonales 312.4. Tecnologas de mejora de la eficacia teraputica de los Anticuerpos Monoclonales 32

3. APLICACIONES TERAPUTICAS DE LOS ANTICUERPOS MONOCLONALES 36

3.1. Enfermedades autoinmunes 363.1.1. Artritis Reumatoide 363.1.2. Artritis Psorisica 373.1.3. Enfermedad de Crohn 383.1.4. Esclerosis mltiple 39

3.2. Enfermedades pulmonares 403.3. Cncer 413.4. Rechazo de transplantes 433.5. Isquemia cardiaca 433.6. Otras enfermedades 44

5

ANTICUERPOS MONOCLONALES TERAPUTICOS

4. SITUACIN ACTUAL EN EL CAMPO DE LOS ANTICUERPOSMONOCLONALES TERAPUTICOS 45

4.1. Mercado de los Anticuerpos Monoclonales Teraputicos 454.2. Modelo de negocio de empresas relacionadas con Anticuerpos Monoclonales Teraputicos 474.3. Situacin actual de la investigacin en Anticuerpos Monoclonales Teraputicos 494.4. Retos y perspectivas de desarrollo 52

4.4.1. Retos y limitaciones de la investigacin en Anticuerpos Monoclonales Teraputicos 524.4.2. Perspectivas de desarrollo 53

5. CONCLUSIONES 55

GLOSARIO 56

REFERENCIAS 57

FUENTES DE INFORMACIN ON-LINE 59

ANEXOS 61

ANEXO I. Anticuerpos Monoclonales Teraputicos comercializados en la actualidad 61ANEXO II. Principales empresas que comercializan

los Anticuerpos Monoclonales Teraputicos en el mercado 63ANEXO III. Principales empresas implicadas en la bsqueda

y desarrollo de Anticuerpos Monoclonales Teraputicos 75ANEXO IV. Anticuerpos Monoclonales Teraputicos en desarrollo

por parte de las principales empresas del sector 90ANEXO V. Patentes y solicitudes de patente recientes

en Anticuerpos Monoclonales Teraputicos 97ANEXO VI. Proyectos de investigacin espaoles relacionados

con Anticuerpos Monoclonales Teraputicos 100ANEXO VII. Fichas tcnicas correspondientes a grupos de investigacin espaoles

relacionados con Anticuerpos Monoclonales Teraputicos 107

6


Los Anticuerpos Monoclonales se utilizan demanera extensiva en la investigacin biomdica, en el diagnstico de diferentes patologas y en el tratamiento de enfermedades. Desde que en el ao 1975 se desarrollara latecnologa del hibridoma, por la cual fue posibleproducir poblaciones homogneas de anticuerposmonoclonales frente a un antgeno nico, lainvestigacin y desarrollo en el campo de losanticuerpos teraputicos ha experimentado ungran avance. El desarrollo de nuevas tecnologasde produccin de anticuerpos monoclonales agran escala y la generacin de grandescolecciones de anticuerpos han consolidado aestas molculas como productos farmacuticosbiotecnolgicos.

Las posibilidades teraputicas de los anticuerposmonoclonales son enormes y ofrecen nuevasoportunidades para el tratamiento de

enfermedades de creciente incidencia en lapoblacin como son el cncer, las enfermedadesautoinmunes, las enfermedades inflamatorias,infecciosas y degenerativas. Debido a su altaespecificidad y a su versatilidad como vehculostransportadores de frmacos, toxinas oradioistopos, los anticuerpos monoclonalesejercen su accin teraputica de forma altamenteselectiva. La gran ventaja derivada de esto estribaen el enorme potencial que supone el dirigirespecficamente la terapia a las clulas daadasdel organismo o molculas implicadas en el cursode la enfermedad, y no al resto de clulas ytejidos sanos.

Uno de los grandes retos de la investigacin conanticuerpos monoclonales radica en la identificacinde nuevas dianas, con el objetivo de aumentar sueficacia teraputica, as como la mejora de laefectividad y afinidad de los propios anticuerpos.

7


Resumen ejecutivo

8Anticuerpos monoclonales teraputicos

El presente Informe tiene como objetivo realizarun estudio de los Anticuerpos MonoclonalesTeraputicos empleados actualmente en eltratamiento de diversas patologas como lasenfermedades de tipo autoinmune, algunos tiposde cncer, las enfermedades cardiovasculares,pulmonares, infecciosas y los procesos de rechazoen los transplantes de rganos. En concreto, sepresentan los diferentes tipos de anticuerpos, latecnologa disponible para su produccin yoptimizacin, as como su situacin actual demercado.

Finalmente, el informe detalla el estado actual de la combinacin de los anticuerposmonoclonales con diversas molculas efectoraspara mejorar sus funciones teraputicas y laslneas de investigacin que se estn desarrollandoen este campo en nuestro pas.

Objetivos del informe

9ANTICUERPOS MONOCLONALES TERAPUTICOS

1. Introduccina los Anticuerpos Monoclonales

Los seres vivos disponen de un mecanismo de defensa frente a microorganismos o sustancias extraas alorganismo (como los patgenos) denominado Sistema Inmune. Cuando una de estas agresiones externasentra en contacto con el organismo, se pone en marcha la Respuesta Inmune1.

1 Respuesta Inmune: mecanismo mediante el cual el cuerpo se defiende de patgenos, clulas tumorales o sustanciastxicas.

2 Antgeno: sustancia que, al introducirse en un organismo animal, da lugar a reacciones de defensa, tales como laformacin de anticuerpos (Fuente: Diccionario Real Academia Espaola http://www.rae.es/).

Fig. 1. Componentes del sistema inmune humano.

Fuente: adaptado de http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1996/illpres/introduction.html.

1.1. La Respuesta Inmune

El objetivo de la Respuesta Inmune que seproduce en nuestro organismo es neutralizar yeliminar las sustancias extraas a l. En ella seencuentran implicados numerosos tipos de clulasque se distribuyen por todo el organismo,teniendo cada una de ellas su propia accindefensiva. Una de las primeras lneas de defensadel organismo son los linfocitos B, clulas capacesde reconocer las sustancias extraas.

Los linfocitos B al entrar en contacto con unasustancia extraa o patgeno, producen un tipode molculas, los anticuerpos, que identifican y seunen de forma especfica a los agentes extraos(antgenos2). Como consecuencia de esta unin seactivan otra serie de mecanismos del sistemainmune que finalmente provocan la eliminacindel antgeno. Los antgenos son en su mayoraprotenas de virus, bacterias y hongos aunquetambin pueden serlo toxinas o sustanciasqumicas.

Ganglioslinfticos

Timo

Bazo

Ganglioslinfticos

Mdulasea

Tejidolinftico

del intestino

Linfocito T

Anticuerpos

Linfocito BMacrfago

10


1.2. Los Anticuerpos

Los anticuerpos o inmunoglobulinas (Ig) son untipo de protenas denominadas glicoprotenas3.Funcionan como la parte especfica deldenominado complejo receptor de clulas B (BCR)reconociendo al antgeno a nivel de la membranadel linfocito B, y como molculas circulantessecretadas por las clulas plasmticasprocedentes de la activacin, proliferacin ydiferenciacin de clulas B.

Estructuralmente estn formados por dos cadenaspolipeptdicas pesadas H (del trmino anglosajnHeavy pesado) y dos cadenas ligeras L (deltrmino anglosajn Light ligero) unidas entre smediante enlaces covalentes. Las cadenas ligerasconsisten en una regin variable (VL) y unaconstante (CL) mientras que las pesadaspresentan una regin variable (VH) y tresconstantes (CH1, CH2, CH3). Funcionalmentepodemos distinguir dos porciones en losanticuerpos: una de ellas implicada en elreconocimiento y unin al antgeno denominadaregin Fab (antigen binding Fragment) y otraimplicada en las funciones de los anticuerpos y ensu vida media en sangre4, llamada regin Fc(crystallizable Fragment).

3 Glicoprotena: protena formada por una o varias cadenas de aminocidos y azcares.4 Kim, S. J. et al. (2005). Antibody Engineering for the Development of Therapeutic Antibodies. Mol. Cells 20 (1):17-29.

Cadenaligera

Cadenapesada

ReginFab

ReginFc

CH1

CH2

CH3

VH

CL

VL

Fig. 2. Estructura de un anticuerpo.

Fuente: elaboracin propia.

Existen cinco clases diferentes de anticuerpos, que se diferencian entre s por una serie de cambiosestructurales que les confieren diferentes funciones en el organismo. Los cinco tipos de anticuerpos sedenominan: Ig G, Ig M, Ig E, Ig A e Ig D.

11


Nombre Caractersticas

IgG Anticuerpos ms abundantes en el organismo.

Neutralizan y hacen que precipiten los antgenos.

Activan el sistema del complemento5.

Capaces de unirse a otras clulas del sistema inmune (macrfagos, clulas NK...).

Son capaces de atravesar las membranas biolgicas y por tanto durante elembarazo pueden pasar de la madre al feto.

IgM

Son los anticuerpos que responden en primer lugar en presencia de unantgeno.


Activan el sistema del complemento.

Constituidos por cinco subunidades (pentamricos).

IgAConstituidos por dos subunidades (dimricos).


Protegen la entrada ms comn para los patgenos al organismo (la boca,la vagina, los ojos, el sistema respiratorio, el sistema digestivo).

Se encuentran de manera ms abundante en la superficie de mucosas y delquidos biolgicos como lgrimas, saliva, lquido cefalorraqudeo, etc.

Aparece en la leche materna, pasando de madre a hijo.

IgE

Mediador en las reacciones alrgicas.

IgD

Participa en la activacin de linfocitos B al actuar como receptor en lasuperficie de ellos6.

No se conoce con demasiada precisin cul es su funcin en el organismo.

Tabla 1. Tipos de inmunoglobulinas y sus principales caractersticas.


TIPOS DE ANTICUERPOS

5 Sistema del complemento: conjunto de protenas existentes en el suero sanguneo que interaccionan entre s de maneraregulada formando parte de la respuesta inmune al facilitar la eliminacin del antgeno.

6 Inmunologa online. Pgina web coordinada por Jos Pea. Universidad de Crdoba - Sweden Diagnostics.http://www.uco.es/grupos/inmunologia-molecular/inmunologia/.

1.3. Mecanismo de accinde los Anticuerpos

La principal funcin biolgica de los anticuerposes unirse a cualquier sustancia extraa oantgeno, que haya entrado al organismo, con elfin de facilitar su eliminacin.

Las regiones de un antgeno que son reconocidasespecficamente por los anticuerpos se denominandeterminantes antignicos o eptopos7. Unantgeno puede presentar diferentes eptopos ypor tanto provocar la produccin de una ampliagama de anticuerpos por parte de diferenteslinfocitos B.

Las regiones concretas donde se produce elreconocimiento por parte de un anticuerpo haciaun eptopo concreto, se llaman regiones CDR(Complementary Determining Regions). Hay tresregiones CDR (regiones determinantes decomplementariedad o hipervariables)denominadas CDR1, CDR2 y CDR3 y se localizantodas ellas en las regiones o dominios variablesde cada cadena (ligera y pesada) del anticuerpo.Las regiones CDR confieren a lasinmunoglobulinas una enorme especificidad ydiversidad8.

12


Fig. 3. Regiones CDR de un anticuerpo responsables del reconocimiento de antgenos.


Antgenoreconocido

Antgenosreconocidos

CDR3

CDR2

CDR1

VirusClulasCitoquinasFactores de crecimientoOtros anticuerpos

Los anticuerpos realizan una doble funcin dentro de la respuesta inmune del organismo cuanto lo invadeun agente externo. Por un lado, se unen especficamente a una amplia variedad de antgenos y, por otro lado, se unen a un nmero limitado de molculas y clulas efectoras del SistemaInmune.

7 Janeway, C. A. et al. (2000). Inmunobiologa. El sistema Inmunitario en condiciones de salud y enfermedad. Ed. Masson.8 Brekke, O. and Sandlie, I. (2003). Therapeutic antibodies for human diseases at the dawn of the twenty-first century.

Nature Reviews, Drug Discovery 2:52-62.

13


En el mecanismo de eliminacin de agentesextraos al organismo, los anticuerpos tienencomo funcin el reconocimiento especfico de losantgenos, provocando la respuesta inmune(etapa 3), y el reclutamiento de diferentes clulasy molculas del organismo que sern capaces dedestruir y eliminar al antgeno (etapa 4)9.

Un solo antgeno puede presentar diferenteseptopos en su superficie, es decir, puede estimularla produccin de diferentes anticuerpos, cada unode los cuales es especfico para un eptopoconcreto. Una sustancia extraa que contengadiferentes eptopos al entrar en el organismoprovocar la produccin de anticuerpos procedentesde diferentes clones10 de linfocitos B. Este tipo de

anticuerpos con diferente capacidad de reconocer yunirse al antgeno se denominan anticuerpospoliclonales. Mientras que los anticuerposmonoclonales son especficos para un solo eptopoy estn producidos por un nico clon celular.

Gracias a los avances que han experimentadodisciplinas como la Protemica y la Genmica, hasido posible identificar y caracterizar nuevasmolculas que desempean funciones importantesen el desarrollo de ciertas enfermedadesautoinmunes, vricas e incluso el cncer. Lascaractersticas de los anticuerposmonoclonales hacen de ellos unos agentesteraputicos potentes y prometedores.

Etapa 1:Entrada

de agentesextraos

al organismo(patgenos,toxinas)

Etapa 2:Produccin

de anticuerpospor parte de los

linfocitos B

Etapa 3:Reconocimiento

especficode antgenos

Etapa 4:Reclutamientode otras clulas

del sistemainmune

Etapa 5:Destruccin

delpatgeno

Patgenos

Linfocito B

Linfocito NK

Anticuerpo

Macrfago

Fig. 4. Etapas del proceso de eliminacin de agentes extraos.


9 Janeway, C. A. et al. (2000). Inmunobiologa. El sistema Inmunitario en condiciones de salud y enfermedad. Ed. Masson.10 Clones: conjunto de clulas genticamente idnticas, originadas por divisin de una nica clula.

1.4. Anticuerpos Monoclonales

Hasta el desarrollo de los anticuerposmonoclonales en el ao 1975, el uso de losanticuerpos en diagnstico y/o terapia secentraba nicamente en la utilizacin de suerosinmunes convencionales. Estos sueros sonobtenidos a partir de distintas especies animalesy contienen, entre otros muchos compuestos,

una mezcla de anticuerpos producidos pordistintos clones de linfocitos B, por lo que sedenominan anticuerpos policlonales. Estosanticuerpos reconocen en mayor o menor medidael antgeno pero con distinta especificidad yafinidad cada uno de ellos. En cambio, losanticuerpos especficos para un solo eptopo yproducidos por nico linfocito B y sus clones, sedenominan anticuerpos monoclonales.

14


Un anticuerpo monoclonal es aquel que reconoce especficamente una parte del antgeno, es decirun eptopo concreto, y que es producido por un clon de linfocitos B.

Por todas las propiedades que poseen losanticuerpos, han sido empleados en terapia desdeque la FDA11 en 1986 aprob el primer anticuerpomonoclonal para el tratamiento del rechazo deltransplante de rin12. Los anticuerposmonoclonales, por tanto, son empleados enterapia para el tratamiento de diversasenfermedades formando la familia de frmacosdenominados anticuerpos monoclonalesteraputicos.

Debido a la especificidad de unin que poseen losanticuerpos, son empleados en la localizacin yeliminacin de patgenos infecciosos como elvirus respiratorio sincitial (VRS). Tambin seutilizan como terapia en la deteccin de clulasconcretas del organismo como por ejemploclulas tumorales, incluso en la inhibicin deprocesos inflamatorios. Los anticuerposmonoclonales teraputicos actualmentecomercializados junto con sus aplicacionesteraputicas, tecnologas de produccin y mejorade su efectividad teraputica, sern presentados acontinuacin.

11 FDA: U.S. Food and drug administration: http://www.fda.gov/default.htm.12 Colvin, R. B. and Preffer, F. I. (1991). Laboratory monitoring of therapy with OKT3 and other murine monoclonal

antibodies. Clin. Lab. Med. 11(3):693-714.

15


El progreso que se ha conseguido en lainvestigacin sobre el tratamiento deenfermedades como el cncer y las enfermedadesautoinmunes mediante el empleo de anticuerposmonoclonales, se debe principalmente a dosavances importantes en la investigacin cientfica.El primero de ellos hace referencia a la mejora delas tecnologas de produccin de los anticuerpos yfragmentos de anticuerpos. Sin la consolidacinde estas tecnologas de produccin a gran escala,no habra sido posible la produccin de estasmolculas como productos farmacuticosbiotecnolgicos. El segundo gran hito destacablese refiere a los avances en la Biologa Molecularque identifican nuevas dianas especficas hacia lascuales dirigir la terapia con anticuerposmonoclonales13.

Actualmente existe una importante batera deanticuerpos monoclonales teraputicos endiferentes fases de desarrollo e investigacin,algunos de los cuales pueden ser consultados enel Anexo IV del presente Informe. A continuacinse presentan las estrategias actuales msrelevantes, para la produccin y mejora de losanticuerpos monoclonales como agentesteraputicos.

2.1. Tecnologas de produccinde AnticuerposMonoclonales

Los anticuerpos son producidos por los linfocitos Ben el organismo como respuesta a la entrada deun patgeno o sustancia extraa a l. Del mismomodo que ocurre en los seres humanos, losanimales tambin combaten agentes externosproduciendo anticuerpos en su sistema inmune.Por esta razn tradicionalmente es posibleobtener anticuerpos contra un antgeno conocidoempleando modelos animales. Las razones por lascuales se utilizan animales y no personas sonevidentes.

Para producir anticuerpos clsicamente enanimales, como el conejo o el caballo (sueros conanticuerpos policlonales), el primer paso consisteen inyectar al animal la sustancia frente a la cualse desea obtener las inmunoglobulinas.Posteriormente es posible extraer y aislar losanticuerpos del suero. Este procedimiento por elcual al cabo de unos das se aislan del suero delos animales los anticuerpos, se denominainmunizacin.

2. Principales tecnologas de producciny mejora de Anticuerpos Monoclonales

13 Prete, M. et al. (2005). Biological therapy with monoclonal antibodies: a novel treatment approach to autoimmunedisease. Clin. Exp. Med. 5:141-160.

Etapa 1: Inmunizacin del animalcon el antgeno deseado

Etapa 2: Extraccin de suerosanguneo

Etapa 3: Purificacinde anticuerpos

Fig. 5. Produccin y aislamiento de anticuerpos mediante inmunizacin.


La produccin de anticuerpos a partir de un nicoclon de clulas B, es decir monoclonales, no hasido posible hasta el ao 1975, ao en el que sedesarroll la tcnica de generacin de hibridomas.Las estrategias para la produccin de anticuerposmonoclonales pasan inevitablemente por laseleccin de dianas de inters. Un aspecto

importante a tener en cuenta en este paso delproceso, es la dificultad que entraa la seleccinde nuevas dianas teraputicas ya que a menudolas rutas bioqumicas implicadas en la gnesis yprogresin de muchas patologas no se conocen,y sin esta informacin es muy difcil o imposible el diseo del anticuerpo teraputico14.

16


14 Presta, L. G. (2005). Selection, design, and engineering of therapeutic antibodies. J Allergy Clin. Immunol. 116(4):731-6.15 Citoquinas: protenas celulares encargadas de diversas funciones, entre ellas la comunicacin y activacin celular.

Tambin median procesos de inflamacin y regulan la secrecin de inmunoglobulinas en el sistema inmune.16 Brekke, O. and Sandlie, I. (2003). Therapeutic antibodies for human diseases at the dawn of the twenty-first century.

Nature Reviews, Drug Discovery 2:52-62.17 Khler, G. and Milstein, C. (1975). Continuous cultures of fused cells secreting antibody of predefined specificity.

Nature 256 (5517):495-497.18 Janeway, C. A. et al. (2000). Inmunobiologa. El sistema inmunitario en condiciones de salud y enfermedad. Ed. Masson.19 Mieloma: clulas tumorales inmortales de la mdula sea.

Dianas teraputicas reconocidas por los anticuerpos monoclonales teraputicoscomercializados actualmente

Virus.

Clulas tumorales.

Citoquinas15.

Factores de crecimiento.

Otros anticuerpos.

Uno de los grandes retos para el desarrollo deanticuerpos monoclonales teraputicos se centra enla bsqueda y seleccin de nuevas dianasespecficas de las clulas implicadas en eldesarrollo de la enfermedad. Por ejemplo, en eltratamiento de ciertos tipos de tumores, elescenario ideal sera conocer molculas omarcadores que se expresen de forma especficaen las clulas tumorales y no en las clulas sanas.Si se dispone de dianas perfectamentecaracterizadas, el anticuerpo monoclonal producidoejercera su accin teraputica en aquellas clulasdel organismo seleccionadas16. Las diferentestecnologas para la produccin de anticuerposmonoclonales se presentan a continuacin.

2.1.1. Generacin de Hibridomas

George Khler y Cesar Milstein en 1975 fueron losresponsables del desarrollo de la tecnologanecesaria para la generacin de anticuerpos

monoclonales17. Mediante esta tcnica, es posibleobtener poblaciones homogneas de anticuerposfrente a un nico antgeno18. El primer pasonecesario para la generacin de hibridomasconsiste en la inmunizacin de un ratn con elantgeno de inters al que posteriormente se lehan de extraer linfocitos B. Estas clulasproductoras de anticuerpos contra el antgenoinyectado mueren tras pocos das en cultivo invitro, de tal manera que para obtener una fuentecontinuada de anticuerpos, se fusionan conclulas inmortales de mieloma19. Tras seleccionar(en diversos medios de cultivo celular) loshbridos productores de los anticuerposespecficos frente al antgeno deseado, se cultivanpara producir grandes cantidades del anticuerpo.Estos hbridos se conocen con el nombre dehibridomas. Dado que las clulas que derivan delos hibridomas seleccionados proceden de unamisma clula y por tanto son clones, losanticuerpos que se recuperan de estos cultivosson monoclonales.

17


El primer anticuerpo monoclonal teraputicocomercial producido mediante la tcnica delhibridoma fue aprobado en 1986 con un origenmurino. Sin embargo, su uso clnico presentaimportantes limitaciones derivadas de su origenno humano como por ejemplo una corta vidamedia en sangre, un ineficiente reclutamiento defunciones efectoras y problemas inmunolgicos.En una proporcin importante de los pacientestratados con este anticuerpo se desarrolla unarespuesta de anticuerpos humanos anti-inmunoglobulinas murinas (HAMA, del inglsHuman Anti-Murine Antibodies), provocando enalgunos casos la prdida de eficacia y en otrosdicha reaccin inmune generalizada. Esto diolugar al desarrollo de nuevas tecnologas deproduccin de anticuerpos monoclonales en lasque, mediante ingeniera gentica, es posibleconstruir anticuerpos quimricos, humanizados ycompletamente humanos. Los anticuerposquimricos conservan nicamente secuencias

gnicas de ratn para las regiones variables delanticuerpo. Los anticuerpos humanizados poseenhasta un 90% de secuencia gentica humana y,finalmente, los anticuerpos totalmente humanos20

que derivan completamente de genes humanos.

A travs de la tcnica de generacin dehibridomas es posible producir anticuerpos deorigen murino empleando los anticuerpos quenormalmente producen las clulas del bazo delratn. As mismo es posible la produccin deanticuerpos quimricos, humanizados y humanosmediante tcnicas de Ingeniera Gentica queposibilitan la construccin de secuencias gnicashbridas de ratn y humanas. Tanto la generacinde anticuerpos monoclonales quimricos (procesode quimerizacin) como el proceso dehumanizacin son algunas de las estrategiasutilizadas para disminuir la antigenicidad ymantener la afinidad y especificidad de unin delos anticuerpos.

Clulas de bazo Clulas de mieloma

Etapa 1: Generacin de hibridomas

Etapa 2: Seleccin de los hibridomas en medio de cultivo

Hibridomas

Antgeno

Anticuerpo deseado

Etapa 4: Clonacinde hibridomas

Etapa 5: Purificacinde anticuerpos

Etapa 3: Seleccin de los hibridomas productores del anticuerpo deseado

Fig. 6. Produccin de anticuerpos mediante la tcnica del hibridoma.


20 Kim, S. J. et al. (2005). Antibody Engineering for the Development of Therapeutic Antibodies Mol. Cells 20 (1):17-29.

A mediados de los aos 90, y gracias al desarrollo de las tcnicas de Biologa Molecular entre otras, se han obtenido distintos modelos de ratones transgnicos portadores de genes para las inmunoglobulinashumanas. Dichos genes (transgenes) que portan estos ratones posibilitan el desarrollo de una gran poblacin de linfocitos B productores de un amplio repertorio de anticuerpos humanos. Los animales pueden ser inmunizados con cualquier antgeno y utilizar sus bazos para la obtencin de hibridomas mediante el protocolo convencional.

18


Tipos de Anticuerpos Monoclonales21

Anticuerpos murinos: el 100% del anticuerpoprocede del ratn. Por este motivo las aplicacionesteraputicas de estos anticuerpos se han vistolimitadas debido a la respuesta inmune queproducen en el ser humano. El sistema inmunehumano reconoce estos anticuerpos como extraosy genera sus propios anticuerpos frente a ellos.Actualmente existen tres anticuerpos monoclonalesteraputicos en el mercado de este tipo.

Anticuerpos quimricos: en este tipo deanticuerpos las regiones variables proceden de ratny las regiones constantes son humanas. Estnconstruidos gracias a tcnicas de ingenieragentica. Con esta estrategia se consigui reducir larespuesta inmune que se produca frente a losanticuerpos murinos. Actualmente existen cincoanticuerpos monoclonales teraputicos de este tipoen el mercado.

Anticuerpos humanizados: en estos anticuerpossolamente las regiones CDR de las partes variablesde los anticuerpos proceden de ratn siendo el restodel anticuerpo de origen humano. Actualmenteexisten diez anticuerpos monoclonales teraputicosde este tipo en el mercado.

Anticuerpos humanos: estos anticuerpos son ensu totalidad de origen humano, reduciendo as elriesgo de producir una respuesta inmune.Actualmente existen dos anticuerpos monoclonalesteraputicos de este tipo en el mercado.

Fig. 7. Tipos de anticuerpos monoclonales segn su origen.

Fuente: adaptado de Brekke, O. and Sandlie, I. (2003). Therapeutic antibodies for human diseases at the dawn of the twenty-first century. Nature Reviews, Drug Discovery 2:52-62.

Anticuerpomurino

Anticuerpoquimrico

PorcinmurinaPorcinhumana

PorcinmurinaPorcinhumana

Anticuerpohumanizado

Anticuerpohumano

21 Reichert, J. M. et al. (2005). Monoclonal antibody successes in the clinic. Nature biotechnology 23 (9):1073-1078.

19


La produccin de anticuerpos monoclonalesmurinos mediante la tecnologa de hibridoma esrelativamente sencilla, en cambio la produccinde anticuerpos humanos mediante la generacinde hibridomas humanos es dificultosa debido a labaja productividad. Por todo esto, tiene lugar eldesarrollo de otras tecnologas alternativas a lageneracin de hibridomas para la produccin deanticuerpos humanos. Estas tecnologas incluyenla produccin de fragmentos de anticuerposmediante la tecnologa Phage-Display y suexpresin en E. coli u otras clulas, as como eldesarrollo de ratones transgnicos para los genesde las inmunoglobulinas humanas22.

2.1.2. Presentacin de Anticuerposen superficie de fagos(Phage-Display)

Los fagos o bacterifagos, son virus que infectanbacterias. El fago M13 es un tipo de bacterifagoampliamente empleado en la tecnologa que aquse presenta para la produccin de anticuerpos

monoclonales. Este fago infecta bacterias E. coliinsertando en el genoma de la bacteria su ADN, y empleando las funciones vitales de la bacteriapara reproducirse y producir ms virus.

Mediante tcnicas de ingeniera gentica, es posible manipular el material gentico del fagoe insertar en su genoma una secuencia externade ADN. Estos fagos recombinantes consiguenexpresar en su superficie o cubierta la protenacodificada por el ADN insertado. A menudo, laconstruccin gnica recombinante se realizainsertando la secuencia gentica de inters, esdecir, la secuencia a expresar en la superficie delfago, en las proximidades del gen III del fago quecodifica para la protena III de su cubierta.

Gen anticuerpo

ADNde ratn

Ratntransgnico

Clulasmieloma

Hibridomas

Linfocitos Transgnicosde ratn

Etapa 1: Extraccinde linfocitos

Etapa 3: Seleccin de hibridomas

Etapa 4:Produccinanticuerpos

Soporte conantgeno

Etapa 2: Fusin

Fig. 8. Tecnologa de produccin de anticuerpos mediante generacin de hibridomas con clulas de ratn transgnico.

Fuente: adaptado de Brekke, O. and Sandlie, I. (2003). Therapeutic antibodies for human diseases at the dawn of thetwenty-first century. Nature Reviews, Drug Discovery 2 (52-62).

22 Kim, S. J. et al. (2005). Antibody Engineering for the Development of Therapeutic Antibodies Mol. Cells 20 (1):17-29.

Gracias a este proceso, cuando un fagorecombinante portador de ADN codificante paraun anticuerpo infecta una bacteria, se producennuevos fagos que expresan en su superficie losanticuerpos de inters unidos a sus protenas detipo III.

Los fagos as producidos han de ser seleccionadosposteriormente al ponerse en contacto con elantgeno conocido. Los fagos portadores deanticuerpos en su cubierta capaces de unirse alantgeno, son seleccionados y empleadosnuevamente para infectar bacterias con el fin deproducir nuevos virus portadores de anticuerpos.

20


Fragmentosanticuerpos

Protena III

Genesanticuerpos

Genprotena III

Genoma

Cubierta

Fig. 9. Presentacin de fragmentos de anticuerpos en superficie en un fago recombinante.

Fuente: adaptado de Smith, J. et al. (2005). Antibody phage display technologies with special reference to angiogenesis.The FASEB Journal 19:331-341.

Etapa 1: Generacinde fagos recombinantes

Etapa 3: Replicacinen E. coli

Antgeno

Etapa 2: Seleccinde fagos que expresanel anticuerpo de inters

Coleccin de fagos recombinantes

Etapa 4:Produccin

de anticuerpos

Fig. 10. Tecnologa de produccin de anticuerpos mediante Phage Display.

Fuente: adaptado de Brekke, O. and Sandlie, I. (2003). Therapeutic antibodies for human diseases at the dawn of thetwenty-first century. Nature Reviews, Drug Discovery 2:52-62.

21


Esta tecnologa revolucionaria en el campo de laGenmica y Protemica, hace posible laproduccin tanto de anticuerpos como defragmentos de anticuerpos. Normalmente conesta tecnologa, lo que se produce no es unanticuerpo entero sino que solamente se insertael ADN correspondiente a la parte del anticuerpo

que es capaz de reconocer el antgeno, es decir,se producen los segmentos de los dominiosvariables de los anticuerpos que son los ltimosresponsables de la unin con el antgeno. Estospequeos fragmentos de anticuerpos sedenominan fragmentos variables de cadena nicao scFv (single-chain Fv)23.

Fragmento (Fab)2 Fragmento Fab Fragmento scFv

Regin variable

Cadena pesada Cadena ligera

Fig. 11. Tipos de fragmentos de anticuerpos recombinantes obtenidos mediante Fago Display.

Fuente: adaptado de Smith, J. et al. (2005). Antibody phage display technologies with special reference to angiogenesis.The FASEB Journal 19:331-341.

En la actualidad, para el empleo de estatecnologa, resulta ms cmodo utilizar losdenominados fagmidos, es decir, vectoresplasmdicos24 pequeos formados por unaconstruccin gentica artificial diseada con elgen III del fago M13, secuencias necesarias parala infeccin correcta de E. coli, y un lugarconcreto de insercin para la secuencia de ADNdel anticuerpo de inters25.

Mediante esta tecnologa, ha sido posible crearamplias colecciones de fragmentos de anticuerposvariables para numerosos antgenos (drogas,txicos, molculas implicadas en el desarrollo delcncer, enfermedades autoinmunes...) que sedenominan bibliotecas de fragmentos deanticuerpos o genotecas de expresin de fagos26.Con estas bibliotecas de anticuerpos es posiblegenerar anticuerpos completamente humanospara su uso teraputico.

23 Smith, J. et al. (2005). Antibody phage display technologies with special reference to angiogenesis. The FASEB Journal19:331-341.

24 Vectores plasmdicos: construcciones genticas realizadas mediante tecnologa de ADN recombinante en las que esposible insertar una secuencia de ADN para su clonacin en bacterias.

25 Hoogenboom, H. R. et al. (1991). Multisubunit proteins on the surface of filamentous phage: methodologies fordisplaying antibody (Fab) heavy and light chains. Nucleic Acids Res. 19:4133-7.

26 Janeway, C. A. et al. (2000). Inmunobiologa. El sistema inmunitario en condiciones de salud y enfermedad. Ed. Masson.

El procedimiento empleado para la obtencin debibliotecas de anticuerpos tiene su base en lageneracin de mltiples fagos recombinantes, esdecir, que contengan una gran diversidad decombinaciones genticas de los diferentes genesde inmunoglobulinas humanas. En concreto, desus regiones variables como ltimas responsablesde la hipervariabilidad en el reconocimiento deeptopos de los antgenos. Mediante la extraccinde estas secuencias genticas de linfocitos B

humanos y generacin de un gran nmero decopias gracias a la tcnica de PCR28, es posibleobtener multitud de fagos que constituyen labiblioteca de anticuerpos monoclonales humanos.Estas colecciones, al entrar en contacto con unantgeno de inters, son capaces de identificar yaislar el anticuerpo que se une con mayorafinidad. A partir de l, la tecnologa de Phage-Display permite obtener grandescantidades del anticuerpo monoclonal deseado.

22


Bibliotecas de Anticuerpos27:

Las bibliotecas de fragmentos de anticuerpos pueden generarse de diversas formas dando lugar adiferentes tipos de ellas, las cuales se distinguen por la manera de obtener la secuencia gentica ascomo su procedencia:

Biblioteca Inmune: los genes de los anticuerpos deseados corresponden a anticuerpos generadosen linfocitos B maduros que han sido expuestos al antgeno dentro del cuerpo de un individuoinmunizado.

Biblioteca Naive: los genes de los anticuerpos deseados corresponden a linfocitos B que no hansido expuestos a antgeno, es decir, de un individuo no inmunizado.

Biblioteca Semisinttica: los genes de los anticuerpos deseados corresponden a construccionesartificiales mediante tcnicas de ingeniera gentica, de secuencias de genes V, es decir, de lasregiones variables de los anticuerpos, y secuencias de oligonucletidos artificiales de regionesCDRs ltimas responsables de la unin con el antgeno.

Biblioteca Sinttica: los genes de los anticuerpos deseados corresponden a secuenciasartificialmente construidas mediante ingeniera gentica, de oligonucletidos sintticos de lasregiones variables de los anticuerpos que son las que se unen a antgenos.

27 Kim, S. J. et al. (2005). Antibody Engineering for the Development of Therapeutic Antibodies. Md. Cells, 20(1):17-29.28 PCR (Polymerase Chain Reaction o Reaccin en Cadena de la Polimerasa): sistema de amplificacin gentica que

permite obtener millones de copias de un fragmento de ADN incluso a partir de muestras muy reducidas.

23


ADN

Clulas humanas

Fragmentode anticuerpos

Genesde anticuerpos

Bibliotecasde anticuerpos

Etapa 3:insercin en fagos

Etapa 1:extraccin ADN

Genes regiones variablesde anticuerpos VL y VH

Etapa 2:amplificacin ADNmediante PCR

Genes VL y VHamplificados y ensamblados

Fago

Fig. 12. Generacin de bibliotecas de expresin en fagos mediante la tecnologa de Phage Display.

Fuente: adaptado de Cambridge Antibody Technologyhttp://www.cambridgeantibody.com/home/drug_development/core_technologies/phage_display.

2.1.3. Tecnologa del RibosomaDisplay (Ribosome Display)

Ribosome Display es una tecnologa de produccinde fragmentos de anticuerpos monoclonales.Mediante este procedimiento tambin es posiblegenerar bibliotecas de genes de anticuerpos, aligual que ocurre con la tecnologa Phage-Display.Esta tecnologa est basada en la sntesis defragmentos de anticuerpos monoclonales in vitroa travs de los componentes celulares esencialespara ello como son los ribosomas29, sin emplearclulas como factoras de produccin de estasglicoprotenas.

El primer paso en esta tecnologa consiste en elaislamiento de los genes de los anticuerpos apartir de clulas humanas. Mediante unprocedimiento estandarizado de la tcnica de PCR

estos genes se copian, obteniendo con ello unagran cantidad de material gentico deanticuerpos. La transcripcin del ADN as obtenidoes el siguiente paso, y las molculas de ARNmensajero (ARNm) obtenidas son incubadas junto con ribosomas aislados30. Gracias a lalectura que realizan los ribosomas del ARNm losfragmentos de anticuerpos son sintetizados,formando un complejo entre el ribosoma, elARNm y el anticuerpo. Este complejo se estabilizain vitro, y llegado el momento de seleccionar elanticuerpo deseado, al poner en contacto elcomplejo con la diana pertinente, se aisla elanticuerpo que la reconoce especficamente. Elanticuerpo aislado lleva consigo, adems delribosoma, el ARNm que lo codifica y a partir de ly mediante la tcnica RT PCR31, es posibleobtener su secuencia gnica para sucesivosclonajes.

29 Ribosoma: orgnulo celular encargado de la produccin o sntesis de protenas.30 Cambridge Antibody Technology (CAT): http://www.cambridgeantibody.com.31 RT PCR (Reverse Polymerase Chain Reaction o reaccin en cadena de la polimerasa reversa): sistema de amplificacin

gentica que permite obtener millones de copias de un fragmento de ADN a partir de ARN mensajero.

24


Etapa 1:Transcripcin

Etapa 2:Traduccin

Etapa 3:SeleccinEtapa 4:

Disociacin

Complejoestabilizado

Fragmento anticuerpoemergente

Etapa 5:RT PCR

ADN fragmento de anticuerpoARNm

ARNm

Ribosoma

Antgeno

Fig. 13. Generacin de fragmentos de anticuerpos y bibliotecas mediante la tecnologa Ribosome Display.

Fuente: adaptado de Cambridge Antibody Technology.

http://www.cambridgeantibody.com/home/drug_development/core_technologies/ribosome_display.

Mediante este procedimiento es posible generarmultitud de complejos ribosoma-ARNm-anticuerpoformando con ello grandes colecciones deanticuerpos diferentes. Estas grandes coleccionesforman, al igual que se expone en la tecnologaPhage-Display, bibliotecas de anticuerpos. Elempleo de esta tecnologa ofrece la ventaja de queel sistema de produccin de anticuerpos nodepende del uso de clulas o fagos que podranlimitar el proceso, sujetos a las limitaciones quepudiesen surgir derivadas del empleo de seresvivos. Por esta razn, ofrece un potencial en laproduccin de bibliotecas de anticuerpos inclusomayor que Phage-Display. Adems, permiteventajas en la generacin de diversidad y eficienciaen el desarrollo de anticuerpos teraputicos.

A travs de estos dos procedimientos se hangenerado grandes bibliotecas de anticuerpos quecontienen ms de cien billones de anticuerposhumanos diferentes. Gracias a ello, se garantizael aislamiento y la produccin de anticuerpos desus libreras para casi cualquier molcula diana32.

2.1.4. Nuevas estrategias para laproduccin de AnticuerposMonoclonales

Una nueva aproximacin pionera en fase deinvestigacin es la alternativa que ofrecen lasplantas para la produccin de anticuerposmonoclonales. La produccin de anticuerpos tantoen cultivos de clulas vegetales como en plantas,ofrecera ciertas ventajas como el aumento deproductividad y la reduccin de costes.

Actualmente existen varios estudios que utilizandiversas especies de plantas como factoras deproduccin de anticuerpos. Entre las variedadesempleadas se encuentran la planta del maz, elarroz, la planta del tabaco, Arabidopsis thaliana yLemna minor. A travs de esta novedosaestrategia de produccin se han conseguidoproducir diferentes protenas teraputicasincluidos anticuerpos33. Existen varios tipos deanticuerpos y fragmentos de anticuerposrecombinantes producidos en plantas en

32 Cambridge Antibody Technology (CAT): http://www.cambridgeantibody.com.33 Fox, L. J. (2006). Turning plant into protein factories. Nat. Biotechnology 24 (10):1191-3.

25


34 Ruiz Galn, O. et al. (2005). Plantas biofactora. Informe de Vigilancia Tecnolgica. Genoma Espaa.35 Cox, K. M. et al. (2006). Glycan optimisation of a human monoclonal antibody in the aquatic plant Lemna minor. Nature

Biotechnology 24(12):1591-7. 36 Van Droogenbroeck, B. et al. (2007). Aberrant localization and underglycosylation of highly accumulating single-chain Fv-

Fc antibodies in transgenic Arabidopsis seeds. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 104(4):1430-5. 37 Mc Carron, P. A. et al. (2005). Antibody Conjugates and Therapeutic Strategies. Mol. Interv. 5 (6):368-80. 38 Sharkey, R. M. and Goldenberg, D. M. (2006). Targeted Therapy of Cancer: New Prospects for Antibodies and

Immunoconjugates. CA Cancer J. Clin. 56(4):226-43. 39 Inmunotoxina: anticuerpos unidos a toxinas que se unen especficamente a sus clulas diana.

diferentes fases de desarrollo, algunos de ellos enensayo clnico. Las aplicaciones teraputicas hacialas que estn dirigidos incluyen el tratamiento dealgunos tipos de cncer, infeccin por herpes, yvacunacin de animales34. Recientes avances eninvestigacin muestran que la fabricacin deanticuerpos en la pequea planta acutica Lemnaminor ofrecera ciertas ventajas de produccin,derivadas del bajo coste que ello supondra, ascomo una mejora en ciertas propiedades de losanticuerpos35. As mismo, ha sido posible produciren Arabidopsis thaliana anticuerpos frente al virusde la hepatitis A tan efectivos como los obtenidospor otras tcnicas36.

2.2. Tecnologas de mejorade las funciones efectorasde los AnticuerposMonoclonales Teraputicos

Un nmero considerable de pptidos y protenascon efectos teraputicos presentan limitaciones ensu uso debido a su alta toxicidad cuando seadministran por va sistmica, o bien a la

inactivacin o degradacin que experimentan unavez introducidos en el organismo del paciente. Laconjugacin de estas molculas con anticuerpospuede paliar estos problemas al dirigirlasespecficamente al lugar del organismo deseado,optimizando su efecto y su accin teraputica37.

En general, los anticuerpos monoclonalesconjugados con otras molculas resultan msefectivos como agentes teraputicos, teniendo encuenta que no todos los pacientes respondenigual a este tipo de terapia. La Biologa Molecularse encuentra en la base de la generacin de estosproductos conjugados38.

2.2.1. Conjugados de Anticuerpos Monoclonales y agentes txicos

Una nueva estrategia para aumentar la eficaciateraputica de los anticuerpos monoclonales,consiste en la unin de estas molculas conagentes txicos, formando las denominadasinmunotoxinas39.

Toxinaconjugada

Linfoma de HodgkinLinfoma de clulas B no-HodgkinLeucemia linfoctica crnicaLinfoma de clulas T no-Hodgkin Leucemia mielgena agudaTumor cerebro-espinal metastticoCncer de pulmnLeucemia linfoblstica aguda Cncer de mamaMesotelioma

Aplicacionesteraputicas

Fig. 14. Anticuerpo monoclonal teraputico con toxina conjugada (inmunotoxina) y sus principales aplicacionesteraputicas en estudio.


La conjugacin de determinadas toxinas conanticuerpos disminuye la toxicidad de stasposibilitando su uso como agentes teraputicos yaque de otra manera seran demasiado txicas. Launin entre toxina y anticuerpo se realizaqumicamente o a nivel gentico en el caso deanticuerpos recombinantes, conservando suactividad biolgica. La separacin de ambosgeneralmente ocurre en los lisosomas40 de lasclulas diana reconocidas por el anticuerpo de talmanera que la unin qumica mencionada solo serompe en el entorno compartimentado celularcido que proporcionan los lisosomas.

El mecanismo de accin de las inmunotoxinas esdebido a la localizacin que realiza el anticuerpode su clula diana especfica, su internalizacin yla posterior destruccin celular por accin de latoxina. En los tumores hematolgicos es donde seha observado un mayor efecto teraputico paraestas molculas.

Varias toxinas derivadas de plantas y bacteriasunidas a anticuerpos mediante tcnicas deingeniera gentica, estn actualmente en fasesde desarrollo clnico para el tratamiento dealgunos tipos de tumores. Entre las toxinasvegetales bajo estudio, se encuentra la ricina quese obtiene de las semillas del ricino (Ricinuscommunis). Esta toxina una vez dentro de lasclulas, interfiere en el proceso de sntesis deprotenas, provocando la muerte celular. Otrastoxinas de origen vegetal en estudio son lasaporina, derivada de la Saponaria officinalis y latoxina extrada de plantas del gnero Phytolacca.Por otro lado, la toxina diftrica producida por elmicroorganismo Corynebacterium diphtheriae, yla exotoxina aislada de bacterias del gneroPseudomonas, estn siendo estudiadasactualmente para el tratamiento de determinadostipos de linfomas. Su mecanismo de accin esdiferente al de las toxinas vegetales pero tambininterfieren en la sntesis de protenas.Actualmente la exotoxina de Pseudomonas unidaa un scFv (fragmento de anticuerpo monoclonal)especfico de algunos tipos de leucemia, seencuentra en fase de estudio preclnico.

26


40 Lisosoma: orgnulo de las clulas donde se realiza la digestin de biomolculas.

27


Toxina Anticuerpo Diana Terapia

Ricina

Mab CD25 Linfoma de Hodgkin

Mab CD22 Linfoma de clulas B no-HodgkinLeucemia linfoctica crnica

Mab CD19 Linfoma de clulas B no-Hodgkin

Mab CD7 Linfoma de clulas T no-Hodgkin

Mab CD30 Linfoma de Hodgkin

Mab CD33 Leucemia mielgena aguda

Mab TFR Tumor cerebro-espinal metasttico

Mab CD56 Cncer de pulmn

Fab CD22 Linfoma de clulas B no-Hodgkin

Mab

Exotoxinade Pseudomonas

Toxinade plantasPhytolacca

Ley Oncologa

dsFv

CD22 Linfoma no-HodgkinLeucemia linfoctica crnica

Ley Oncologa

erbB2 Cncer de mama

mesotelina Mesotelioma41

scFv

Mab

CD25 LeucemiasLinfoma no-Hodgkin

Ley

CD19

Oncologa

Leucemia linfoblstica aguda

Saporina Mab CD30 Linfoma de Hodgkin

TOXINAS CONJUGADAS CON ANTICUERPOS EN DESARROLLO

Tabla 2. Principales toxinas conjugadas con anticuerpos en desarrollo como terapia anticancergena.

Fuente: adaptado de Kreitman, R. J. (2006). Immunotoxins for Targeted Cancer Therapy. AAPSJ. 8(3):E532-51.

Mab: anticuerpo monoclonal teraputico; dsFv: fragmento de anticuerpo Fv (disulfide-stabilized Fv antibody fragment);scFv: fragmento de anticuerpo Fv (Single-chain variable fragment).

41 Mesotelioma: tumor de la pleura (revestimiento del pulmn y de la cavidad torcica) o del peritoneo (revestimiento delabdomen), cuya causa es casi siempre la exposicin constante a los asbestos (Fuente: Enciclopedia Medline Plus:http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/article/000115.htm).

Los estudios preclnicos de toxicidad para lasinmunotoxinas conllevan el ensayo previo in vitroen cultivos celulares, despus en modelos murinosin vivo, y finalmente en modelos de primates antesde la administracin a pacientes. Las limitacionesde esta nueva estrategia teraputica son diversas.Entre ellas cabe destacar el elevado coste deproduccin de las inmunotoxinas dada susofisticada composicin, y la respuesta inmune quese puede desencadenar en el organismo hacia lastoxinas. Los ensayos de toxicidad realizados enmodelos animales suponen un alto coste y amenudo no pueden ser predictivos para los sereshumanos42. No obstante las inmunotoxinas hanlogrado resultados prometedores en estudiosrealizados en laboratorio43.

2.2.2. Conjugados de AnticuerposMonoclonales y enzimas

Esta estrategia denominada ADEPT (Antibody-Directed Enzyme Prodrug Therapy) se basa en eluso de anticuerpos monoclonales conjugados conenzimas activadoras de determinadas toxinas ofrmacos. El rea teraputica donde se hanrealizado ensayos preclnicos es la oncologa. A travs de esta aproximacin, los anticuerpos conespecificidad para reconocer clulas tumorales, seunen a ellas. La activacin de una toxina o frmacoque se ha administrado posteriormente en formade pre-toxina o frmaco inactivo, solamente esposible en las clulas cancerosas dondepreviamente se ha unido el anticuerpo-enzima44.

28


42 Kreitman, R. J. (2006). Immunotoxins for Targeted Cancer Therapy. AAPSJ. 8 (3):E532-51.43 Fundacin COTEC para la innovacin tecnolgica. (2006). Biotecnologa en la medicina del futuro.44 Sharkey, R. M. and Goldenberg, D. M. (2006). Targeted Therapy of Cancer: New Prospects for Antibodies and

Immunoconjugates. CA Cancer J. Clin. 56(4):226-43.

Frmacoinactivo

Frmacoactivo

Enzima

Anticuerpoconjugadocon enzima

Fig. 15. Anticuerpo monoclonal teraputico enzima conjugada.

Fuente: adaptado de Mc Carron, P. A. et al. (2005). Antibody Conjugates and Therapeutic Strategies. Mol. Interv. 5 (6):368-80.

Mediante esta estrategia se reduce el riesgo de toxicidad sistmica. Algunas enzimas con el correspondiente pro-frmaco quimioteraputico que activan, en fase de desarrollo, se muestran en la siguiente tabla.

29


45 Fundacin COTEC para la innovacin tecnolgica. (2006). Biotecnologa en la medicina del futuro.

2.2.3. Conjugados de AnticuerposMonoclonales y radioistopos

Otra nueva estrategia teraputica consiste en laconjugacin de anticuerpos monoclonales conistopos radiactivos o radioistopos. La aplicacinms clara para este tipo de conjugados es eltratamiento del cncer: mediante elreconocimiento que realiza el anticuerpoespecfico sobre las clulas tumorales en cuestin,

se intenta hacer llegar de forma selectiva la dosisde radiacin teraputica adecuada para sudestruccin. Los istopos ms utilizados son elItrio 90 y el Yodo 13145.

Teniendo en cuenta el mbito de aplicacin de estetipo de conjugados el objetivo es su localizacin enlas clulas tumorales para su destruccinreduciendo el tiempo de circulacin y la eventualtoxicidad sobre las clulas sanas del organismo.

Enzima Pro-toxina conjugada

Fosfatasa alcalina

Carboxipeptidasa G2

Beta-lactamasa

Etoposide

Doxorubicina

Mostazas nitrogenadas

Doxorubicina

Paclitaxel

Mitomicina

ENZIMAS Y PRO-FRMACOS EMPLEADOS EN LA ESTRATEGIA ADEPT

Tabla 3. Enzimas y pro-frmacos en estudio de la estrategia ADEPT.

Fuente: adaptado de Mc Carron, P. A. et al. (2005). Antibody Conjugates and Therapeutic Strategies.Mol. Interv. Dec; 5 (6): 368-80.

Aplicacionesteraputicas

Radioistopoconjugado

Leucemia mielgena agudaLinfoma de clulas B no-HodgkinTumores que sobreexpresan CD20Otros linfomas

Fig. 16. Anticuerpo monoclonal teraputico con istopo radiactivo conjugado y sus principales aplicaciones teraputicasen estudio.


Los radioistopos conjugados con anticuerposmonoclonales teraputicos que actualmente secomercializan, son el Yodo 131 y el Itrio 90.Adems de estos, existen otros elementos

radiactivos conjugados con anticuerpos en fase deestudio, como tratamiento para diversos tipos detumores. Algunos de ellos se recogen en lasiguiente tabla.

Para lograr la mayor eficiencia teraputica posibleen los trminos comentados, son los fragmentosde anticuerpos tales como los scFv o los Fabquienes muestran menor tiempo de permanenciaen sangre y por tanto los que evitan la continuaexposicin al radioistopo por parte del resto delos rganos del cuerpo. Por esta misma razn, seeliminan antes a travs del rin y la actividadteraputica en este sentido, es menor que la quemuestran los anticuerpos completos46.

2.2.4. Anticuerpos biespecficos

Los anticuerpos biespecficos son inmunoglobulinasconstruidas artificialmente mediante tcnicas deingeniera gentica, en las cuales los dos sitios deunin a antgeno poseen especificidades diferentes.De esta manera, una parte del anticuerpo es capazde reconocer un tipo de molcula o clula diferentede la otra. Se han diseado anticuerpos biespecficosdestinados a dirigir toxinas, radionclidos, enzimas,antgenos, citoquinas y drogas citotxicas hacia lasclulas tumorales.

30


Radioistopo Radiacin

Yodo 131 Beta

Itrio 90 Beta

Lutecio 177 Beta

Renio 188 Beta

Cobre 67 Beta

Astato 211 Alfa

Bismuto 213 Alfa

Yodo 125 Auger

Indio 111 Auger

RADIOISTOPOS EN ESTUDIO CONJUGADOS CON ANTICUERPOS

Tabla 4. Radioistopos en estudio, conjugados con anticuerpos.

Fuente: adaptado de Sharkey, R. M. and Goldenberg, D. M. (2006). Targeted Therapy of Cancer:New Prospects for Antibodies and Immunoconjugates. CA Cancer J Clin. 56(4):226-43.

46 Sharkey, R. M. and Goldenberg, D. M. (2006). Targeted Therapy of Cancer: New Prospects for Antibodies andImmunoconjugates. CA Cancer J. Clin. 56(4):226-43.

Antgeno BAntgeno A

Lugar de uninal antgeno A Lugar de unin

al antgeno B

Fig. 17. Anticuerpo monoclonal teraputico biespecfico.


31


2.2.5. Inmunocitoquinas

Las citoquinas son pptidos de diferentes tamaos ypesos moleculares que sintetizan las clulas delsistema inmune con la finalidad de regular larespuesta inmunolgica. La produccin de estasmolculas por parte de las clulas provoca elreclutamiento y activacin de linfocitos ymacrfagos, activando el sistema inmune y susclulas efectoras. Debido a esto, existe un graninters en el empleo de estas citoquinas conjugadascon anticuerpos (inmunocitoquinas) como agentesteraputicos para el tratamiento de tumores.

Algunas de estas molculas como el factor TNF-alfa,el interfern INF-gamma, el factor GM-GSF o lainterleuquina 2 (IL-2) estn siendo estudiadas. Detodas ellas la IL-2 conjugada con anticuerpo esuna de las ms investigadas. La IL-2 estimula laactivacin y reclutamiento de linfocitos T, clulas NKy macrfagos hacia las clulas tumorales. Enmodelos animales evita el desarrollo de cncer depulmn e hgado entre otros. La forma humanizadade este anticuerpo conjugado con IL-2 se encuentraactualmente en desarrollo clnico para eltratamiento del melanoma.

Tambin son bien conocidas las propiedadesantitumorales del factor TNF-alfa, pero no se puedeadministrar por va sistmica dada su alta toxicidad.

El desarrollo de un anticuerpo conjugado con estacitoquina ha mostrado ndices teraputicosimpensables con el factor sin conjugar48.

2.3. Tecnologas de mejorade la afinidad de los AnticuerposMonoclonales

Una segunda estrategia de mejora de losanticuerpos monoclonales como agentesteraputicos, consiste en la bsqueda deanticuerpos con mayor afinidad por su diana. Laprincipal ventaja de esta estrategia sera lareduccin de la dosis de anticuerpo a administrar,con lo que disminuira la toxicidad de lasmolculas conjugadas a ellos, as como los costesde produccin de los anticuerpos.

Para lograr anticuerpos con una mayor afinidad,una de las estrategias que actualmente se estudiaconsiste en la produccin de fragmentos deanticuerpos mediante bibliotecas sintticas. Lageneracin de anticuerpos y fragmentos deanticuerpos a partir de secuencias CDRconstruidas artificialmente, es una aproximacinprometedora en cuanto a la creacin de grandescolecciones de anticuerpos de alta afinidad.

Este tipo de anticuerpos son prometedores en elcampo de la oncologa en combinacin con laadministracin de radioistopos. El anticuerpobiespecfico reconoce por una parte a las clulas

del tumor, y por otra, al istopo radiactivo que essuministrado con posterioridad al anticuerpo.Ensayos preclnicos muestran esta estrategia conun alto rendimiento47.

47 Sharkey, R. M. and Goldenberg, D. M. (2006). Targeted Therapy of Cancer: New Prospects for Antibodies andImmunoconjugates. CA Cancer J. Clin. 56(4):226-43.

48 Mc Carron, P. A. et al. (2005). Antibody Conjugates and Therapeutic Strategies. Mol. Interv. 5(6):368-80.

Fig. 18. Mecanismo de accin de un anticuerpo biespecfico en terapia contra el cncer.

Fuente: adaptado de Sharkey, R.M. and Goldenberg, D.M. (2006). Targeted Therapy of Cancer: New Prospects forAntibodies and Immunoconjugates. CA Cancer J. Clin. 56(4):226-43.

Anticuerpobiespecfico Radioistopo

Clulatumoral

1 faseteraputica

con anticuerpobiespecfico

2 faseteraputica

con radioistopo

32


Por otro lado, los anticuerpos ejercen su funcin enla respuesta inmune no solo a travs delreconocimiento de dianas especficas, sino tambinmediante el reclutamiento de otros elementos delsistema inmune. Una estrategia para la mejora enel reclutamiento de otras clulas se denominaglicoingeniera. La glicoingeniera consiste enmodificar los residuos de oligosacridos que poseen

los anticuerpos (estructuralmente glicoprotenas)con el fin de mejorar su interaccin con las clulasefectoras del sistema inmune. Esta estrategia seencuentra actualmente en estudio, aportando datosprometedores sobre la correlacin existente entrela modificacin de oligosacridos en lasinmunoglobulinas y la activacin de la respuestainmunitaria49.

Principales estrategias para la mejora de la afinidad de los anticuerpos teraputicos

Glicoingeniera:

Modificacin de los oligosacridosque poseen los anticuerpos.

Activacin de la respuesta inmunitaria.

Bibliotecas sintticas:

Secuencias CDR construidas artificialmente. Seleccin de fragmentos de anticuerpos

de mayor afinidad.

Fig. 19. Principales estrategias para la mejora de la afinidad de los anticuerpos teraputicos.


2.4. Tecnologas de mejora dela eficacia teraputicade los AnticuerposMonoclonales

La mejora de la eficacia de los anticuerposmonoclonales es un aspecto muy importante aconsiderar ya que implica un incremento en la

funcin teraputica que estas molculas ofrecen.Algunas de las estrategias que se estudianactualmente incluyen la bsqueda de nuevasdianas teraputicas, humanizacin de anticuerpos,PEGilacin de fragmentos, creacin de nuevosconjugados y nanobodies. Como alternativa a losanticuerpos monoclonales se han propuesto unasnuevas molculas sintticas denominadasavmeros.

49 Kim, S. J. et al. (2005). Antibody Engineering for the Development of Therapeutic Antibodies Mol. Cells 20 (1): 17-29.

Fig. 20. Principales estrategias de mejora en la eficacia de los anticuerpos teraputicos.


Avmeros

PEGilacinde fragmentosde anticuerpos

Nuevosconjugados

Nanobodies

Humanizacinde anticuerpos

Bsquedade nuevas

dianas teraputicas

Principales estrategiasde mejora en la eficacia

de los anticuerpos teraputicos

33


Bsqueda de nuevas dianas teraputicas:los anticuerpos monoclonales ejercen su accinmediante el reconocimiento de dianas especficas.De este modo la identificacin de dianasexclusivas de un determinado tipo celularpermitira dirigir la actividad teraputica de unanticuerpo monoclonal nicamente al lugaradecuado del organismo. En el caso del cncer,se han dedicado grandes esfuerzos a laidentificacin de dianas exclusivas de clulasneoplsicas. Esta bsqueda ha dado ya sus frutosexistiendo en la actualidad algunos anticuerposmonoclonales teraputicos comercializados quese dirigen a dianas caractersticas de clulastumorales (ver apartado 3.3). Otras nuevasdianas caractersticas de clulas tumorales seencuentran en fase de desarrollo como porejemplo el antgeno CD2250, entre otros, ascomo los antgenos CD40, CD33, CD30 y CD70,de expresin limitada en clulas normales51. Ungran nmero de anticuerpos monoclonalesteraputicos generados por las principalesempresas del sector se hallan en diferentes fasesde desarrollo (ver Anexo IV).

Humanizacin de los anticuerpos: desde que se aprobara en 1986 el primer anticuerpomonoclonal teraputico murino, los avances enla ingeniera de anticuerpos han permitido lageneracin de anticuerpos con un componentemurino cada vez menor hasta alcanzarfinalmente la produccin de anticuerpostotalmente humanos. La humanizacin de losanticuerpos reduce su inmunogenicidad, esdecir, la respuesta inmune del organismo frentea los anticuerpos teraputicos. La tendenciaactual es hacia la produccin de anticuerposhumanos, tanto completos como fragmentosrecombinantes obtenidos a partir de grandesbibliotecas de anticuerpos52. De hecho, losltimos anticuerpos monoclonales aprobadospara uso clnico son ya todos humanizados.

PEGilacin de fragmentos de anticuerpos:los fragmentos de anticuerpos poseen unamayor capacidad de penetracin en los tejidos ytumores comparados con anticuerposcompletos. Adems, las nuevas tecnologaspermiten su generacin de forma rpida, lo queaumenta su productividad y baja el coste. Sinembargo, su eliminacin de la circulacin atravs de los riones, es mayor que losanticuerpos completos que poseen una vidamedia mayor53. Con el fin de paliar estadesventaja se encuentra en fase de desarrollo laestrategia de PEGilacin de fragmentos deanticuerpos que consiste en unirlos a unamolcula de Poli-Etilen-Glicol (PEG). Losfragmentos de anticuerpo PEGilados aumentansu tamao y por tanto aumenta su vidamedia54, lo que potencia su efectividadteraputica. Al mismo tiempo poseen mayorsolubilidad y disminuye su inmunogenicidad55.

Nuevos conjugados: otras estrategias endesarrollo que intentan mejorar la efectividadde los anticuerpos y fragmentos de anticuerposteraputicos consisten en conjugarlos confrmacos, toxinas, enzimas o istoposradiactivos con el fin de dirigir estas molculasteraputicas exclusivamente al tipo celulardeseado. Algunos de los compuestos citotxicosque se estn desarrollando con este fin son laAuristatina56 y la CalichDMh57.

Avmeros: propuestos como alternativa a losanticuerpos monoclonales, los avmeros (AvidityMultimers) son molculas sintticas compuestaspor una serie de regiones proteicas denominadasDominios A capaces de reconocer y unirse amultitud de dianas incluyendo pequeasmolculas, protenas y virus58. Esta estructura lespermite unirse a diferentes dianassimultneamente, lo que proporciona ventajas

50 CMC544 a promising treatment for Non-Hodgkins lymphoma.UCB: http://www.ucb-group.com/resear_and_development/oncology/CMC544/index.asp.

51 Product candidates. Seattle Genetics: http://www.seattlegenetics.com/candidates/index.htm.52 Brekke, O. and Sandlie, I. (2003). Therapeutic antibodies for human diseases at the dawn of the twenty-first century.

Nature Reviews, Drug Discovery 2:52-62.53 Smith, J. et al. (2005). Antibody phage display technologies with special reference to angiogenesis. The FASEB Journal

19:331-341.54 Antibody fragments and PEGylation technologies.

UCB: http://www.ucb-group.com/research_and_development/DiscoveryTech/NBETech/fab-peg_pegylation/.55 Kim, S. J. et al. (2005). Antibody Engineering for the Development of Therapeutic Antibodies Mol. Cells 20 (1):17-29.56 SGN-75. Seattle Genetics: http://www.seattlegenetics.com/candidates/sgn75.htm.57 CMC544 a promising treatment for Non-Hodgkins lymphoma.

UCB: http://www.ucb-group.com/research_and_development/oncology/CMC544/index.asp.58 Silverman, J. et al. (2005). Multivalent avimer proteins evolved by exon shuffling of a family of human receptor domains.

Nature Biotechnology 23 (12):1556-1561.

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como agentes teraputicos. Adems, handemostrado tener una gran afinidad de unin asus dianas, baja inmunogenicidad, alta resistenciaa elevadas temperaturas y pueden ser producidaseficientemente en bacterias (disminuyendo costesde produccin). Sin embargo, poseen una vidamedia corta cuando son introducidas en elorganismo. Esta caracterstica puede ser de granutilidad para determinadas aplicaciones, pero para

su uso como agentes teraputicos supone uninconveniente que se solventa al unirse afragmentos de anticuerpos y aumentar as su vidamedia. En la actualidad existe en desarrollo unavmero frente a la interleucina-6 (IL-6) conjugadocon un fragmento de anticuerpo, que hademostrado un potente efecto antiinflamatorio conapenas inmunogenicidad59.

59 Jeong, K. J. et al. (2005). Avimers hold their own. Nature Biotechnology 23 (12):1493-1494.60 Wolfson, W. (2006). Ablynx Makes Nanobodies from Llama Bodies. Chemistry & Biology 13:123-1244.61 Cortez-Retamozo, V. et al. (2004). Efficient Cancer Therpy with a Nanobody-Based Conjugate. Cancer Research 64:2853-2857.

A

Avmero

Regin Fabde anticuerpo

B C

Ligando 1 Ligando 2 Ligando 3 Ligando

Fig. 21. Estructura y funcin de un avmero. A. Estructura modular de un avmero unido a un fragmento de anticuerpo.B. Reconocimiento y unin a tres ligandos o dianas diferentes. C. Reconocimiento y unin a tres dianas pertenecientesa un mismo ligando.


Nanobodies: los nanobodies constituyen otranovedosa alternativa teraputica relacionadacon los anticuerpos monoclonales. Losnanobodies estn formados nicamente por laregin de unin al antgeno de la cadena pesada(fragmento VH) de las inmunoglobulinas y seproducen, principalmente, tras la inmunizacinde animales de la familia de los camlidos,concretamente las llamas. Entre las grandesventajas con las que cuentan los nanobodies seencuentran la reduccin de costes de produccincon respecto a los anticuerpos completos, laestabilidad y la reduccin de inmunogenicidad.

En la actualidad se investiga su posibilidadteraputica en el tratamiento de la artritisreumatoide y otras enfermedadesautoinmunes60. Tambin en el tratamiento delcncer conjugados con enzimas como la beta-lactamasa de la bacteria Enterobacter cloacaecon el fin de conseguir activar diversosfrmacos61.

Para finalizar, en la siguiente tabla se recogentodas las tecnologas de mejora de losanticuerpos monoclonales expuestasanteriormente en el presente Informe.

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Estrategia Tecnolgica Mejoras potenciales

Conjugacin de MabsAdquisicin de nuevas funciones efectoras

Disminucin de dosis de otros frmacos

Fragmentos de anticuerposMejora en la penetracin en tejidos

Disminucin costes de produccin

Generacin de bibliotecas Produccin anticuerpos de mayor afinidad

Glicoingeniera Aumento efectividad teraputica

Bsqueda de nuevas dianas Aumento efectividad teraputica

PEGilacin

Disminucin inmunogenicidad

Aumento afinidad de unin a dianas

Aumento vida media

Avmeros



Aumento afinidad de unin a dianas

Humanizacin Disminucin inmunogenicidad

Nanobodies


Aumento de la estabilidad


ESTRATEGIAS PARA POTENCIAREL EFECTO TERAPUTICO DE LOS ANTICUERPOS MONOCLONALES

Tabla 5. Estrategias de mejora de la actividad teraputica de los anticuerpos monoclonales.


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En los aos ochenta se gener una importantebatera de anticuerpos monoclonales con potencialteraputico que fueron llevados a ensayos clnicos alo largo de la dcada de los noventa y principios delnuevo milenio. Como resultado, hoy en da existen20 anticuerpos monoclonales teraputicos aprobadospor las Agencias Reguladoras (FDA y EMEA62) yexisten 394 en desarrollo preclnico y clnico63.

El efecto teraputico de los anticuerposmonoclonales se debe, por un lado, a suspropiedades naturales como elementos efectoresde la respuesta inmune, que incluyen la activacinde clulas y por otro lado, pueden tener efectosderivados de la naturaleza de la diana. En estesegundo caso, pueden desarrollar su actividadteraputica bloqueando la actividad de molculas.El bloqueo de la actividad de citoquinas o factoresde crecimiento es llevado a cabo mediante launin especfica de los anticuerpos a dichosfactores o a sus receptores en la superficie de lasclulas. Adems, los anticuerpos puedenemplearse como transportadores de frmacos,toxinas, enzimas o bien tomos radiactivos con elfin de dirigir estas molculas teraputicasexclusivamente al tipo celular deseadodisminuyendo as el riesgo de toxicidadsistmica64.

Los anticuerpos monoclonales aprobados hasta lafecha tienen aplicaciones teraputicas en reas tandiversas como el cncer, las enfermedadesautoinmunes e inflamatorias crnicas y eltratamiento del rechazo en los transplantes. Detodas ellas el cncer es la enfermedad para la quese encuentran disponibles comercialmente un mayornmero de anticuerpos monoclonales teraputicos.

3.1. Enfermedadesautoinmunes

Las enfermedades autoinmunes son consecuenciade una respuesta incorrecta del sistema inmunehacia los propios tejidos. Existen diferentespatologas con carcter autoinmune susceptiblesde tratamiento con anticuerpos monoclonalescomo la artritis reumatoide, psoriasis, enfermedadde Crohn y esclerosis mltiple.

3.1.1. Artritis Reumatoide

La artritis reumatoide es una enfermedadautoinmune, crnica, que ocasiona inflamacin delas articulaciones y tejidos circundantes, aunquetambin puede afectar a otros rganos65. El origende esta enfermedad no est claro. La incidencia dela artritis reumatoide por sexos vara desde 4,13de cada 100.000 hombres adultos a entre 13 y 16de cada 100.000 mujeres adultas66. Su tratamientoactual combina fisioterapia, frmacosantiinflamatorios y antirreumticos.

El factor de necrosis tumoral alfa (TNF-alfa) actacomo mediador de la inflamacin en lasarticulaciones de los enfermos de artritis reumatoidey de otras patologas autoinmunes67. Dos de losanticuerpos monoclonales comercializados en laactualidad para el tratamiento de esta enfermedad(Humira68 y Remicade69), actan precisamenteinhibiendo el efecto proinflamatorio de TNF-alfa.Otro anticuerpo monoclonal utilizado en artritisreumatoide (Rituxan70 comercializado en Europacon el nombre de Mabthera) reconoce el antgenoCD20 de linfocitos B.

3. Aplicaciones teraputicasde los Anticuerpos Monoclonales

62 EMEA (Agencia Europea del Medicamento): http://europa.eu/agencies/community_agencies/emea/index_es.htm.63 Pharmaprojects: http://www.pjbpubs.com/pharmaprojects/index.htm.64 Brekke O. H. and Sandie I. (2003). Therapeutic antibodies for human diseases at the dawn of the twenty-firs century.

Nature 2:52-61.65 Artritis reumatoidea. Medline Plus: http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/article/000431.htm.66 Afecciones musculoesquelticas. Salud pblica de Europa:

http://ec.europa.eu/health/ph_information/dissemination/diseases/musculo_es.htm.67 Brekke, O. and Sandlie, I. (2003). Therapeutic antibodies for human diseases at the dawn of the twenty-first century.

Nature Reviews, Drug Discovery 2: 52-62.68 Humira: http://www.humira.es/; Laboratorios Abbott: www.abbott.es.69 Reimcade: http://www.remicade.com; Schering-Plough: www.sch-plough.com; Centocor, Inc.: http://www.centocor.com.70 Rituxan: http://www.rituxan.com/; Roche Farma, S.A.: www.roche.es; Biogen Idec Iberia: http://www.biogenidec.com;

Genentech, Inc.: http://www.gene.com.

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Ao Nombre Diana Tratamiento

1997Rituxan/Mabthera(Rituximab)

Antgeno CD20de linfocitos B

Linfomas no-Hodgkins y artritis reumatoide

Origen

Q

1998Remicade(Infliximab)

TNF-alfa Enfermedad de Crohn, espondilitisanquilosante, artritis reumatoide,colitis ulcerativa y artritis psorisica

Q

2002Humira(Adalimumab)

TNF-alfa Artritis reumatoide, psorisica,espondilitis anquilosante y enfermedad de Crohn

H

ANTICUERPOS MONOCLONALES TERAPUTICOS COMERCIALIZADOSPARA EL TRATAMIENTO DE ARTRITIS REUMATOIDE

Tabla 6. Anticuerpos monoclonales teraputicos comercializados para el tratamiento de artritis reumatoide.


Q: quimrico; H: humano.

Actualmente se est investigando el efectoteraputico de anticuerpos monoclonales dirigidosfrente a otras molculas implicadas en lamodulacin de la respuesta autoinmune, comoCD20, CD3 y las citoquinas IL-12, IL-1, IL-15 e IL-23, entre otras (ver Anexo IV). Adems, seencuentran en desarrollo otros anticuerpos yfragmentos de anticuerpos conjugados conPEG (Poli-Etilen-Glicol).

3.1.2. Artritis Psorisica

La artritis psorisica es una patologa autoinmuneque se desarrolla con inflamacin en lasarticulaciones y tejidos circundantes asociada auna afeccin cutnea crnica que producemanchas rojas en la piel. La causa por la cual seproduce esta enfermedad es desconocida peroexisten hiptesis que apuntan a factores

genticos que desencadenan el proceso71. Sedesarrolla conjuntamente con la artritisreumatoide en uno de cada veinte pacientes72.

El tratamiento est enfocado a tratar los sntomasasociados, mediante la administracin demedicamentos antiinflamatorios, antirreumticos,e inhibidores del factor TNF-alfa, implicado enesta y otras enfermedades autoinmunes,responsable de la inflamacin.

Al igual que en la artritis reumatoide, en sutratamiento se emplean los anticuerposmonoclonales anti-TNF-alfa Remicade yHumira. Otro anticuerpo utilizado en psoriasis(Raptiva73) reconoce la molcula CD11a enlinfocitos T inhibiendo su activacin. Entre lasnuevas dianas actualmente en desarrollo, seencuentran la citoquinas IL-15, IL-12y TNF-alfa (ver Anexo IV).

71 Artritis psorisica. Medline Plus: http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/article/000413.htm.72 Artritis psorisica. ShandsHealthCare enciclopedia de salud ilustrada:

http://www.shands.org/health/spanish/000413.htm.73 Raptiva: http://www.raptiva.com/; Genentech, Inc.: http://www.gene.com;

Serono Espaa S.A.: www.serono.com.

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3.1.3. Enfermedad de Crohn

La enfermedad de Crohn es una enfermedadinflamatoria intestinal autoinmune, que implicauna inflamacin crnica del tracto gastrointestinal.Se desconoce la causa por la cual se produce estapatologa y su tratamiento est destinado acontrolar los sntomas asociados y a mejorar lacalidad de vida de las personas que la padecen,mediante la administracin de frmacos

antiinflamatorios, corticosteroides,inmunomoduladores y antibiticos74. Laenfermedad de Crohn tiene una incidencia anualen Espaa, comprendida entre 5-10 casosnuevos/100.000 habitantes/ao75.

Los anteriormente mencionados anticuerposmonoclonales anti TNF-alfa (Humira yRemicade) se emplean tambin en eltratamiento de esta patologa.


1998 Remicade(Infliximab)

TNF-alfa

Enfermedad de Crohn, espondilitis anquilosante, artritis reumatoide, colitisulcerativa y artritis psorisica

Origen

Q


TNF-alfa Artritis reumatoide, psorisica,espondilitis anquilosante yenfermedad de Crohn

H

2003Raptiva(Efalizumab)

Cadena CD11ade linfocitos T

Psoriasis h

ANTICUERPOS MONOCLONALES TERAPUTICOS COMERCIALIZADOSPARA EL TRATAMIENTO DE PSORIASIS

Tabla 7. Anticuerpos monoclonales teraputicos comercializados para el tratamiento de psoriasis.


Q: quimrico; H: humano; h: humanizado.

74 Enfermedad de Crohn. Medline Plus: http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/article/000249.htm.75 La enfermedad de Crohn limita la capacidad laboral del paciente (2005). Web salud El Pais:

http://www.websalud.com/articulo.html?xref=20060621salwsdsal_5&type=Tes&anchor=wsdsaldig.


1998Remicade(Infliximab)

TNF-alfa

Enfermedad de Crohn, espondilitis anquilosante, artritis reumatoide, colitisulcerosa y artritis psorisica

Origen

Q


TNF-alfa Artritis reumatoide, psorisica y espondilitis anquilosante y enfermedad de Crohn

H

2006Tysabri

(Natalizumab)

Subunidad alfa4 de laintegrina alfa4-beta1 yalfa4-beta7 desuperficie de leucocitosexcepto neutrfilos

Enfermedad de Crohn y esclerosis mltiple

h

ANTICUERPOS MONOCLONALES TERAPUTICOS COMERCIALIZADOSPARA EL TRATAMIENTO DE ENFERMEDAD DE CROHN

Tabla 8. Anticuerpos monoclonales teraputicos comercializados para el tratamiento de la enfermedad de Crohn.


Q: quimrico; H: humano; h: humanizado.

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Algunas nuevas dianas sobre las que actan losanticuerpos en desarrollo para esta enfermedadson CD20, CD3, CD19 y CD22 (ver Anexo IV).As mismo se encuentran en desarrollofragmentos de anticuerpos conjugados conPEG, al igual que ocurre con otras enfermedadesautoinmunes mencionadas.

3.1.4. Esclerosis mltiple

La esclerosis mltiple es una enfermedadautoinmune progresiva, que afecta al sistemanervioso central, es decir, al cerebro y a lamdula espinal y donde la transmisin delimpulso nervioso se ve alterada. La razn por laque el propio Sistema Inmune del organismo loataca es desconocida. Las hiptesis actualesapuntan a razones de tipo ambiental, gentico oincluso vricas. La incidencia de esta enfermedad

en nuestro pas es de aproximadamente2.0/100.000/ao76.

En la actualidad no se conoce un tratamientoefectivo para la esclerosis mltiple ya que lasestrategias empleadas actualmente van dirigidas acontrolar los sntomas para lograr mantener la mejorcalidad de vida posible de las personas que sufrenesta enfermedad77. Se administran, por tanto,frmacos antiinflamatorios e inmunodepresores.

El tratamiento de la esclerosis mltiple conanticuerpos monoclonales es novedoso ya que elNatalizumab comercializado con el nombre deTysabri78 es uno de los ltimos anticuerposmonoclonales teraputicos aprobados en uso porla FDA. Reconoce una subunidad de una molculade la membrana de los leucocitos de la sangredenominada integrina, inhibiendo su migracintravs del endotelio en el proceso inflamatorio.


2006Tysabri(Natalizumab)

Subunidad alfa4 de laintegrina alfa4-beta1y alfa4-beta7 desuperficie deleucocitos exceptoneutrfilos

Enfermedad de Crohn y esclerosis mltiple

Origen

h

ANTICUERPOS MONOCLONALES TERAPUTICOS COMERCIALIZADOSPARA EL TRATAMIENTO DE LA ESCLEROSIS MLTIPLE

Tabla 9. Anticuerpos monoclonales teraputicos comercializados para el tratamiento de la esclerosis mltiple.


h: humanizado.

76 Fundacin esclerosis mltiple: http://www.fem.es/htm/com/index.php.77 Esclerosis multiple. Medline Plus: http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/article/000737.htm.78 Tysabri: http://www.tysabri.com/; Biogen Idec Iberia: http://www.biogenidec.com; Elan Corporation: http://www.elan.com.

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3.2. Enfermedades pulmonares

Los anticuerpos monoclonales tambin se usan enel tratamiento del asma alrgica persistente y enla profilaxis de la enfermedad infecciosa causadapor un tipo de virus denominado virus respiratoriosincitial (SRV) en nios.

El asma alrgica es una enfermedad inflamatoriade las vas areas desencadenada por unaexcesiva produccin de inmunoglobulinas IgE porparte del sistema inmune. La principal causaparece ser una predisposicin gentica a producirgrandes cantidades de IgE en respuesta a ciertassustancias o alrgenos. El tratamiento de estapatologa consiste en la vacunacin, no siempreefectiva, y la administracin de frmacosantiinflamatorios y antihistamnicos.

Existe en el mercado un anticuerpo monoclonalcomercializado con el nombre de Xolair79

(omalizumab) para el tratamiento del asmaalrgica persistente de moderada a severa. Este

anticuerpo reconoce IgE, disminuyendo susniveles en la circulacin y bloqueando su unin asus receptores80.

Las citoquinas IL-13, IL-4, IL-5 y TNF-alfa81

desempean un papel muy importante en losprocesos asmticos, por lo que se encuentran enfase de desarrollo anticuerpos humanosteraputicos que reconocen estas dianas (ver Anexo IV).

La infeccin por el virus respiratorio sincitial(SRV) es una patologa muy comn entre bebs ynios pequeos. Ocasiona graves infeccionesrespiratorias, afectando cada ao a unos 125.000bebs que resultan hospitalizados por esta causa.Los procesos infecciosos leves se resuelven sintratamiento mientras que los episodios msgraves requieren la administracin de oxgeno,broncodilatadores e incluso algunos frmacosantivirales82. El anticuerpo palivizumab(Synagis83) se comercializa con la finalidad deprevenir la infeccin por el virus SRV en nios ybebs de grupos de riesgo.


1998Synagis(Palivizumab)

Antgeno A de laproteina F del virussincitial respiratorio(SRV)

Profilaxis en nios de infecciones respiratoriaspor SRV

Origen

h

2003Xolair(Omalizumab)

Inmunoglobulinas IgE Asma alrgica persistente h

ANTICUERPOS MONOCLONALES TERAPUTICOS COMERCIALIZADOSPARA EL TRATAMIENTO DE ENFERMEDADES PULMONARES

Tabla 10. Anticuerpos monoclonales teraputicos comercializados para el tratamiento de enfermedades pulmonares.


h: humanizado.

79 Xolair: http://www.xolair.com/; Genentech, Inc.: http://www.gene.com; Novartis Farmacutica S.A: www.novartis.es.80 Medicamentos para el asma y las alergias. (2006). American Academy of Allergy, Asthma and Immunology:

http://www.aaaai.org/espanol/tips/medicamentos_para_el_asma_y_las_alergias.stm.81 Walsh, G. M. (2006). Targeting airway inflammation: novel therapies for the treatment of asthma.

Curr. Med. Chem. 13(25):3105-11.82 Virus sincitial respiratorio. Medline Plus: http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/article/001564.htm.83 Synagis: http://www.synagis.com/; Laboratorios Abbott: www.abbott.es; MedImmune, Inc.: http://www.medimmune.com.

41


Dianas que se sobreexpresan en algunos tipos de tumores88

Antgeno carcinoembrionario (CEA) en cncer colorrectal.

MUC1 en cncer de pulmn y mama.

Receptor del factor de crecimiento epidrmico (EGFR) en cncer de pulmn y mama.

HER2/neu en cncer de pulmn y mama.

Antgeno CD20 de linfocitos B en linfoma no Hodgkins.

Enfermedades malignas de origen hematolgico ytumores slidos como los de colon y mama, sonlos tipos de cncer para los cuales existe unaterapia disponible con anticuerpos monoclonales.La estrategia de conjugacin de anticuerposmonoclonales teraputicos con istoposradiactivos o frmacos antitumorales es

relativamente novedosa. Existen aprobados dosanticuerpos anti-CD20 conjugados conradioistopos (Itrio 90 y Yodo 131) denominadosBexxar89 y Zevalin90. Otro de ellos,Mylotarg91, es un anticuerpo monoclonalconjugado con un agente quimioteraputico(ozogamicina).

84 Brekke, O. and Sandlie, I. (2003). Therapeutic antibodies for human diseases at the dawn of the twenty-first century.Nature Reviews, Drug Discovery 2:52-62.

85 Cncer. (2006). Organizacin Mundial de la Salud (OMS): http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs297/es/index.html.86 Sharkey, R. M. and Goldenberg, D. M. (2006). Targeted Therapy of Cancer: New Prospects for antibodies and

Immunoconjugates. CA Cancer J. Clin. 56(4):226-43.87 Wu, A. M. and Senter, P. D. (2005). Arming antibodies: prospects and challenges for immunoconjugates. Nature

Biotechnology 23 (9):1137-1146.88 Brekke, O. and Sandlie, I. (2003). Therapeutic antibodies for human diseases at the dawn of the twenty-first century.

Nature Reviews, Drug Discovery 2:52-62.89 Bexxar: http://www.bexxar.com/; Glaxosmithkline S.A.: www.gsk.com.90 Zevalin: http://www.zevalin.com/; Biogen Idec Iberia: http://www.biogenidec.com; Schering AG: www.schering.es.91 Mylotarg: UCB Pharma S.A.: www.ucb-pharma.com; Wyeth-Farma S.A.: www.wyeth.es.

Actualmente se encuentran en desarrolloanticuerpos monoclonales para el tratamiento deinfecciones por otros tipos de virus como el virusde la hepatitis B84, as como para el tratamientoy prevencin del ntrax, infeccin respiratoria porel metapneumovirus, hepatitis C, virus de lainmunodeficiencia humana adquirida (VIH) yvirus del papiloma humano (ver Anexo IV).

3.3. Cncer

Cncer es un trmino general que engloba a msde cien procesos patolgicos que pueden afectar acualquier parte del organismo. Por diversas y anno bien conocidas causas genticas yambientales, algunas clulas del organismoproliferan de manera anormal y descontroladaformando un tumor. Estas clulas poseen, entreotras caractersticas, el poder de invadir y migrara otros lugares del cuerpo (metstasis).

El cncer es una de las principales causas demuerte en todo el mundo. De los 58 millones demuertes que se registraron en el mundo en 2005,7,6 millones (13%) se debieron al cncer. Los que

ms contribuyen a la mortalidad son los cnceresde pulmn (1,3 millones de muertes anuales),estmago (casi 1 milln de muertes anuales),hgado (662.000 muertes anuales), colon(655.000 muertes anuales), y mama (502.000

anticuerpos monoclonales

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