Cosa sono gli anticorpi dei camelidi?

Di Deepthi Sathyajith, M.Pharm.Reviewed by Dr. Tomislav Meštrović, MD, Ph.D.

Gli anticorpi a singolo dominio camelidi (noti anche come nano-corpi o VHH) sono derivati dalla famiglia dei mammiferi Camelidae, come i lama, i cammelli e gli alpaca. A differenza di altri anticorpi, gli anticorpi dei camelidi non hanno una catena leggera e sono composti da due catene pesanti identiche.

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La struttura unica di questi anticorpi a catena pesante (HCAbs) ha attirato l’interesse di vari ricercatori per la loro applicazione in vari campi scientifici e terapeutici – come l’imaging cellulare in vivo e la terapia anticorpale nella terapia del cancro.

Scoperta degli anticorpi dei camelidi

Gli anticorpi dei camelidi furono scoperti casualmente alla fine degli anni ’80 da un gruppo di studenti che lavoravano nel laboratorio del professor Raymond Hamers a Bruxelles, in Belgio. Le molecole di immunoglobuline-G (IgG) totali e frazionate isolate dal siero di un cammello dromedario furono analizzate con l’intenzione di sviluppare un kit sierodiagnostico che potesse aiutare a rilevare l’infezione da tripanosoma nei bufali d’acqua e nei cammelli.

Durante l’analisi, gli studenti si resero conto che gli anticorpi presenti nel cammello non avevano la solita struttura e contenevano un dominio HCAb di legame all’antigene che fu successivamente chiamato dominio VHH. Questo VHH si trova su un singolo tratto di aminoacidi e può riconoscere antigeni che sono piccoli come 12 a 15 kilodalton (kDa).

La scoperta degli anticorpi dei cammelli ha portato all’uso diffuso di questi anticorpi nella ricerca biotecnologica, principalmente a causa della relativa facilità con cui questi anticorpi potevano essere manipolati. Un certo numero di studi preclinici e clinici sono in corso, come l’effetto degli anticorpi camelidi come reagenti di imaging o per studi di terapia contro l’aggregazione piastrinica, l’infezione da virus respiratorio sinciziale (RSV), le tossine del veleno, l’artrite reumatoide, ma anche come nano-corpi radiomarcati.

Proprietà degli anticorpi camelidi

Gli anticorpi camelidi sono molto specifici e tendono a mostrare un comportamento strettamente monomerico, insieme ad un’alta termostabilità e una buona solubilità. Inoltre, le loro dimensioni relativamente piccole permettono una facile ingegneria genetica, abbassando così il costo globale di produzione.

Questi VHH hanno un buon tasso di penetrazione nei tessuti e una bassa immunogenicità – quindi, sono usati per mirare a epitopi antigenici che sono difficili da raggiungere per le grandi molecole (come gli anticorpi monoclonali convenzionali). Questa capacità degli anticorpi camelidi di riconoscere epitopi criptici li rende ideali come inibitori enzimatici, o per la diagnosi di infezioni.

La vita relativamente breve degli anticorpi camelidi è utile nell’imaging tumorale di tessuti malati che richiedono una rapida eliminazione. La durata di conservazione può essere aumentata per migliorare il comportamento farmacocinetico usando opzioni come la fusione di VHHs ad una moiety di albumina di siero o albumina di siero.

Produzione di anticorpi camelidi

Gli anticorpi completamente funzionali sono prodotti in modo efficiente solo in cellule di mammifero, e la glicosilazione appropriata di questi anticorpi è estremamente importante per esercitare l’attività terapeutica richiesta. Tuttavia, i sistemi di produzione microbica come Escherichia coli (E. coli), funghi filamentosi o lieviti sono utilizzati per la produzione su larga scala ed economica di anticorpi.

VHH può essere generalmente prodotto bene nei microorganismi, ma il livello di produzione dipende dai modelli di sequenza VHH. Sagt e i suoi colleghi hanno riportato un aumento della produzione di VHH nel lievito a causa della presenza di un potenziale sito di glicosilazione N-linked.

Inoltre, studi sul lievito di birra hanno dimostrato che la produzione di VHH nel lievito può essere aumentata fino a cinque volte aggiungendo etanolo e integrando il mezzo di crescita con acido etilendiamminotetraacetico (EDTA), sorbitolo o casaminoacidi.

In un’altra ricerca, c’è stata una riduzione della produzione di VHH dovuta alla presenza di cisteine C-terminali non accoppiate. Anche il DNA shuffling migliora la produzione di VHH per evoluzione molecolare casuale.

Utilizzando diversi formati di espressione, i VHH monovalenti possono essere fusi geneticamente in due o più VHH per migliorare l’affinità funzionale. Zhang et al hanno sviluppato anticorpi ricombinanti pentamerici, noti anche come pentabody, legando VHH alle subunità B di una tossina di E. coli. Questo legame è stato osservato essere così forte che ha portato all’auto-assemblaggio del VHH in un omopentamero.

Applicazioni terapeutiche e ricerca futura

Fino a poco tempo fa, le applicazioni terapeutiche degli anticorpi VHH erano limitate, poiché non potevano reclutare funzioni effettrici essenziali dell’anticorpo (come la citotossicità cellulare anticorpo-dipendente e la citolisi complemento-dipendente) che sono richieste per la corretta glicosilazione del secondo dominio della catena pesante costante (CH2).

Quindi, la produzione di anticorpi funzionali poteva essere ottenuta solo in cellule eucariotiche superiori. Tuttavia, recenti ricerche hanno reso possibile lo sviluppo di anticorpi funzionali in (P. pastoris). Il suddetto microrganismo è un lievito metilotrofo che è noto per la sua capacità di produrre proteine ricombinanti in quantità di grammi in un litro di coltura.

In conclusione, i VHH dei camelidi sono adatti per una varietà di applicazioni terapeutiche, ad esempio nella malattia del sonno, nella diarrea infantile causata dal rotavirus, nell’afta epizootica, nella sepsi, nell’artrite reumatoide, nei disturbi cerebrali, nelle malattie neurodegenerative, ecc. I VHH sono particolarmente efficaci come immunoterapia orale nella diarrea grazie alla loro capacità di resistere a valori estremi di pH.

I recenti sforzi di ricerca si stanno concentrando sullo sviluppo di nano-corpi che non richiedono funzioni effettrici e che hanno effetti collaterali minimi rispetto agli anticorpi interi convenzionali.

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Scritto da

Deepthi Sathyajith

Deepthi ha trascorso gran parte della sua prima carriera lavorando come ricercatore postricercatore post-dottorato nel campo della farmacognosia. Ha iniziato la sua carriera nella farmacovigilanza, dove ha lavorato su molti progetti globali con alcune delle principali aziende farmaceutiche del mondo. Deepthi è ora una scrittrice scientifica consulente per una grande azienda farmaceutica e lavora occasionalmente con News-Medical, applicando la sua esperienza a una vasta gamma di argomenti di scienze della vita.

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