Maduración de un anticuerpo humano αMica : desde la predicción hasta el experimento

Abstract

La maduración de afinidad es un proceso clave en el desarrollo de anticuerpos, cuyo objetivo es aumentar la afinidad con la que estos se unen a sus antígenos. Este proceso ocurre de manera fisiológica en los centros germinales durante la respuesta inmunitaria adaptativa. Sin embargo, se han diseñado técnicas experimentales que permiten replicar este proceso in vitro. Aunque estas técnicas han demostrado ser efectivas, presentan limitaciones significativas, como su elevado costo y el tiempo prolongado requerido para llevarlas a cabo. En los últimos años, se han propuesto métodos computacionales que buscan acelerar y optimizar el proceso de maduración de afinidad, reduciendo costos y tiempos asociados al desarrollo de anticuerpos terapéuticos. MICA es una proteína altamente polimórfica que consta de tres dominios extracelulares (α1, α2 y α3), un segmento transmembrana y una cola citoplasmática. Su expresión se incrementa bajo condiciones de estrés celular, especialmente en neoplasias humanas, donde su interacción con el receptor NKG2D desencadena respuestas citotóxicas mediadas por células NK. Sin embargo, se han descrito mecanismos de evasión inmunitaria, como la escisión proteolítica de MICA, que reducen su reconocimiento por NKG2D, permitiendo que las células tumorales escapen de la respuesta inmune. En nuestro laboratorio, desarrollamos un anticuerpo anti-MICA (αMICA) dirigido específicamente contra la región α1, lo cual incrementa su potencial terapéutico al permitir el reconocimiento de múltiples alelos de MICA. Además, este anticuerpo tiene la capacidad de reconocer tanto la forma de MICA anclada a la membrana como la forma soluble, lo cual es relevante para su aplicación en contextos oncológicos y de evasión inmune. En esta tesis, se llevó a cabo un proceso de maduración de afinidad para el anticuerpo αMICA, utilizando técnicas de modelamiento molecular en combinación con validaciones experimentales. Esto, con el objetivo de mejorar la afinidad mediante la optimización de las interacciones moleculares entre el anticuerpo αMICA completamente humanizado y su antígeno, MICA. Las simulaciones de dinámica molecular identificaron 26 sitios favorables dentro de las CDR para posibles mutaciones, que posteriormente fueron exhaustivamente mutadas. Un total de 260 mutantes del Fv del anticuerpo αMICA mediante cálculos de energía libre de unión para predecir mejoras en la afinidad de interacción se evaluaron. Para la validación experimental, las secuencias seleccionadas de los anticuerpos αMICA mutantes, se expresaron en células ExpiCHO como anticuerpos completos, seleccionando los Fv mutantes con base en los cambios observados en la energía de unión. Posteriormente, mediante un ensayo ELISA directo, se comparó la afinidad de unión del mutante I29DL1 con la del anticuerpo αMICA parental. Los resultados mostraron que el mutante I29DL1 presenta un incremento del 50% en la afinidad de unión en comparación con el anticuerpo parental, lo cual sugiere una mejora significativa en su potencial terapéutico. Los resultados obtenidos destacan la importancia de las herramientas in silico para acelerar y racionalizar la optimización de anticuerpos, especialmente cuando la información estructural es limitada. La combinación de técnicas computacionales con validación experimental se presenta como una estrategia eficiente para la maduración de afinidad, proporcionando ventajas significativas en términos de reducción de tiempo y recursos. Este enfoque metodológico no solo demuestra su relevancia para el anticuerpo αMICA, sino que también puede aplicarse a otros anticuerpos de interés terapéutico, contribuyendo al desarrollo de terapias más eficaces y costo-efectivas en el ámbito de la inmunoterapia.