Farmaci biologici

ANTICORPI

Gli anticorpi appartengono alla famiglia delle immunoglobuline (Ig), glicoproteine prodotte e secrete nel sangue

dai linfociti B dei vertebrati in seguito al processo di maturazione in plasmacellule indotto dall’esposizione a un

antigene.

Gli anticorpi monoclonali sono diventati negli ultimi anni tra i farmaci biologici più utilizzati soprattutto per i

tumori, ma anche per patologie come l’Alzheimer, l’asma e patologie cardiocircolatorie.

Gli anticorpi sono delle glicoproteine appartenenti alla famiglia delle immunoglobuline (Ig), sono prodotti dai

linfociti B e rilasciati nel sangue e circolando raggiungono gli antigeni con lo scopo di eliminarli. Gli antigeni sono

molecole di grandi dimensioni o complessi di cui gli anticorpi possono riconoscere porzioni diverse dette epitopi.

Quando si parla genericamente di anticorpi ci si riferisce ad anticorpi policlonali, ovvero anticorpi in grado di

riconoscere epitopi diversi. Sono prodotti ad esempio immunizzando conigli nei confronti di un antigene

legato ad una proteina, che insieme costituiscono un complesso antigenico; gli anticorpi che si formano

sono diversi perché indirizzati verso epitopi differenti del complesso antigenico (anticorpi policlonali possono

anche riconoscere antigeni diversi ma molto simili tra loro). Gli anticorpi utilizzati come farmaci, invece,

hanno la caratteristica di riconoscere un unico epitopo; perciò, sono detti monoclonali e hanno un elevata

specificità; questi anticorpi si ottengono da colture cellulari fatte appositamente dividendo i vari epitopi di un

antigene per individuare l’anticorpo che riconosce il singolo epitopo.

Gli anticorpi sono delle immunoglobuline (Ig): delle glicoproteine prodotte a livello del sangue, nello specifico

nei linfociti B, e maturano nelle plasmacellule a seguito dell’esposizione all’antigene.

Hanno una struttura tetramerica fatta da 2 eterodimeri tenuti insieme da ponte di solfuro.

Ha due catene quindi: una pesante di 50kdalton e una catena polipeptidica di dimensioni ridotte che

rappresenta la catena leggera che sono appunto legate da ponte disolfuro

I linfociti B sono in grado di produrre anticorpi perché rispondono

al riconoscimento di una molecola considerata estranea

all’organismo (antigene).

Sono dei tetrameri che derivano dall’unione di 2 eterodimeri identici

e formati:

Una catena pesante CH

o Una catena polipeptidica, catena leggera CL

o

Un anticorpo è formato da 2 eterodimeri, ognuno dei

quali è costituito da una catena pesante (H) e una

catena leggera (L) e i due dimeri sono legati tra loro da

ponti disolfuro. Nelle catene pesanti si possono

ritrovare delle regioni dette CH1, CH2, CH3 e un sito di

glicosilazione (gli anticorpi sono infatti glicoproteine);

nella zona delle catene leggere invece si hanno i domini

VL e CL e sono presenti le zone di riconoscimento degli

epitopi. Nella regione N-terminale di entrambe le

catene L e H delle IgG sono presenti due domini

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diversi chiamati domini variabili, VL e VH. Il DNA codificante per il dominio variabile è formato da numerose

porzioni geniche che vengono arrangiate durante la generazione dei linfociti B dando luogo a una miriade di

ricombinazioni, ciascuna delle quali è contenuta in un clone di plasmacellule. Nella porzione di collegamento

CH1-3 sono presenti siti di riconoscimento per gli enzimi papaina e pepsina.

La struttura di un anticorpo è suddivisibile in due parti, una detta Fab (frammento che lega l’antigene che

si trova nella zona superiore), mentre l’altra è detta Fc (frammento cristallizabile). Il taglio proteolitico della

pepsina permette di separare le 2 Fab dalla Fc andando a tagliare a livello del sito di glicosilazione dove si

hanno i ponti disolfuro; questo vuol dire che all’interno di un linfocita B si possono fare tante combinazioni

di Fc e Fab partendo dall’espressione dei geni che codificano per questi frammenti. Chiaramente la zona di

maggior interesse è la Fab perché dà all’anticorpo la possibilità di riconoscere un certo antigene.

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All’interno dei tratti VL e VH si riconoscono delle regioni non contigue denominate regioni determinanti la

complementarietà (CompIementarity-Determining Regions, CDR) fondamentali per il riconoscimento

dell’antigene.

Gli aminoacidi che compongono queste anse entrano in contatto diretto con aminoacidi presenti sull’epitopo

(la porzione dell’antigene che viene riconosciuta dall’anticorpo).

Non si formano legami covalenti ma si sfruttano forze di attrazione (idrofobiche, di van der Waals,

elettrostatiche) che generano un’interazione altamente complementare che è tra le più forti in biologia.

Il legame dell’anticorpo all’antigene è:

- monospecifico, un anticorpo riconosce un solo tipo di antigene, nei monoclonali riconosce solo un

epitopo.

- bivalente, cioè una molecola di anticorpo lega due molecole di antigene.

La porzione CH2 della catena pesante è responsabile del legame degli anticorpi alle funzioni effettrici. Infatti, in

questo dominio si trovano:

- il sito di legame per il fattore C1q del complemento, responsabile dell’attività citotossica dipendente dal

complemento (Complement-Dependent Cytotoxicity, CDC);

- il sito di legame per il recettore delle lgG (chiamato FcyR), espresso dalle cellule effettrici dell’immunità,

come macrofagi e leucociti, che sono responsabili dell’attività citotossica definita citotossicità mediata

da cellule e dipendente da anticorpi (Antibody-Dependent Cell-Mediated Cytotoxicity ADCC). Attraverso

questi due legami le IgG portano all’eliminazione delle cellule che esprimono l’antigene tramite lisi,

fagocitosi o tossicità cellulo-mediata in modo più o meno efficiente a seconda dell’idiotipo.

La capacità di legare piu di un antigene è definita avidità > avidità > forza legami che si formano

→

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Esistono diverse tipologie di anticorpi rappresentati nell’immagine

a destra, tra questi le IgG, IgE e le IgM sono le più rilevanti; ognuna

delle tipologie di anticorpi ha una catena pesante denominata con

una lettera dell’alfabeto greco. Si possono avere anche strutture in

cui gli anticorpi si uniscono in modo da avere la porzione delle

catene pesanti rivolta all’interno e la parte delle catene leggere

con la Fab rivolta all’esterno.

Nella tabella sottostante sono riportate le caratteristiche delle

varie tipologie di anticorpi e come si può notare gli anticorpi più

presenti in circolo sono le IgG, che hanno anche emivita più lunga.

È importante evidenziare che in funzione del tipo di anticorpo ce

ne sono alcuni che si localizzano solo in circolo e altri invece

che si trovano anche nei siti extravascolari poiché in grado di

attraversare epiteli e membrane. È importante valutare anche

l’attivazione del complemento che è quella parte del sistema immunitario responsabile della reazione antigene-

anticorpo.

Un’importante differenza si trova con l’emivita plasmatica. Nella maggior parte dei casi la IgG ha un’emivita di 23g.

proprio questo parametro nelle IgG ha fatto sì che la maggior parte degli anticorpi monoclonali e della ricerca si

basa su questa famiglia.

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Nella regione N-terminale di entrambe le catene L e H delle IgG sono presenti due domini diversi chiamati domini

variabili, VL e VH. Il DNA codificante per il dominio variabile è formato da numerose porzioni geniche che

vengono arrangiate durante la generazione dei linfociti B, dando luogo a una miriade di ricombinazioni, ciascuna

delle quali è contenuta in un clone di plasmacellule.

In continuità con i domini V su entrambe le catene si trovano i domini costanti (C).

Regione variabile (Fab) specifica per il legame con l'antigene

➢ →

Regione costante (Fc) responsabile dell'interazione con recettori cellulari e altre molecole

➢ →

immunitarie

Regione hinge (cerniera) fornisce flessibilità per migliorare il legame dell'anticorpo con l'antigene e

➢ →

con altre componenti del sistema immunitario 23

MECCANISMO D’AZIONE

All’interno dei tratti VL e VH delle catene leggere

si riconoscono delle regioni denominate regioni

determinanti la complementarietà

(CompIementarity- Determining Regions, CDR),

fondamentali per il riconoscimento

dell’antigene (l’epitopo se si parla di anticorpi

monoclonali). Gli aminoacidi che compongono

queste anse entrano in contatto diretto con

aminoacidi presenti sull’epitopo (la porzione

dell’antigene che viene riconosciuta

dall’anticorpo); non si formano legami covalenti

ma si sfruttano forze di attrazione (idrofobiche,

di van der Waals, elettrostatiche) che generano

un’interazione altamente complementare.

Il legame proteina-proteina che avviene nell’interazione tra antigene e anticorpo è un esempio di come le

macromolecole, nonostante la complessità e le grandi dimensioni, possano formare legami molto forti grazie

alla complementarietà di superfici d’interazione (come avviene nel legame di nucleotidi complementari tra i

due filamenti di una catena di DNA o fra proteine e acidi nucleici).

La porzione CH2 della catena pesante è responsabile del legame degli anticorpi alle funzioni effettrici. Infatti, in

questo dominio si trovano:

Il sito di legame per il fattore Clq del complemento, responsabile dell’attività citotossica dipendente

➢ dal complemento (Complement-Dependent Cytotoxicity, CDC) permessa dalla formazione del legame

antigene-anticorpo; il problema di questa attività citotossica del complemento è nelle malattie

autoimmuni quando anticorpi riconoscono come non-self proteine del nostro organismo. Nella sclerosi

multipla, ad esempio, la mielina dei nostri neuroni è riconosciuta come estranea e viene distrutta dal

sistema immunitario. È fondamentale, infatti, che per il corretto funzionamento del sistema

immunitario esso non riconosca come estranee proteine endogene. In base alla tipologia di anticorpo,

come visto, si avrà una diversa intensità di attivazione del complemento.

Il sito di legame per il recettore delle lgG (chiamato FcyR), espresso dalle cellule effettrici

➢ dell’immunità, come macrofagi e leucociti, che sono responsabili dell’attività citotossica definita

citotossicità mediata da cellule e dipendente da anticorpi (Antibody-Dependent Cell-Mediated

Cytotoxicity ADCC). Attraverso questi due legami le IgG portano all’eliminazione delle cellule che

esprimono l’antigene tramite lisi, fagocitosi o tossicità cellulomediata in modo più o meno efficiente a

seconda dell’idiotipo.

Un altro aspetto molto