Já ouviu falar em nanobodies?
O soro de camelídeos possui anticorpos um tanto diferentes. Além dos anticorpos tradicionalmente encontrados em mamíferos (heterotetraméricos) que contém 2 cadeias leves e duas cadeias pesadas, os camelos também possuem um tipo diferente de anticorpo que não possui cadeia leve. Estas moléculas são conhecidas como anticorpos funcionais únicos de cadeia pesada (HCAbs). A porção N-terminal da cadeia pesada (H) desses anticorpos homodiméricos possui um domínio de ligação ao antígeno, chamado de VHH ou Nanobodie (Figura 1).
Figura 1: Anticorpos tradicionais e seus fragmentos versus nanobodies. Fonte: Doshi, R. et al 2014.
Os HCAbs não possuem cadeias leves (L) devido à deleção do primeiro domínio constante. O termo nanobodie é uma marca registrada, que se refere à porção de ligação ao antígeno nos HCAbs, conhecida como porção VHH. Os nanobodies podem ser produzidos de forma recombinante em microrganismos e empregados como ferramentas de pesquisa ou para aplicações diagnósticas e terapêuticas. Eles apresentam muitas vantagens em relação aos anticorpos tradicionais como será discutido a seguir.
Diferenças estruturais entre nanobodies e anticorpos convencionais
A estrutura geral dos anticorpos de imunoglobulina-γ (IgG) montados a partir de dois polipeptídeos idênticos de cadeia pesada (H) e dois idênticos de cadeia leve (L) está bem estabelecida e altamente conservada em mamíferos (Figura 1). A cadeia Leve dessas imunoglobulinas compreende dois domínios, enquanto a cadeia H se dobra em quatro domínios. A sequência do domínio N-terminal das cadeias polipeptídicas H e L varia entre os anticorpos (designados como domínios variáveis, isto é, VH e VL). Os domínios VH-VL emparelhados constituem o fragmento variável (Fv) que reconhece os antígenos.
As restantes sequências H e L são mais conservadas (abreviadas como CH e CL, respectivamente). As duas últimas regiões CH são importantes para o recrutamento de células imunes (por exemplo, macrófagos e células natural killer) ou para funções efetoras (por exemplo, ativação do complemento).
Uma notória exceção a esta estrutura convencional de IgG de mamífero é encontrada em soros de Camelideos.
Em sua região N-terminal, a cadeia pesada (H) do anticorpo de Camelídeo contém um domínio variável monomérico (VHH) que se liga ao antígeno cognato. O VHH em um HCAb é o equivalente estrutural e funcional do fragmento Fab (fragmento de ligação ao antígeno) de anticorpos convencionais, mas composto de uma única cadeia polipeptídica destes anticorpos.
Que animais possuem HCAbs?
Os camelídeos possuem anticorpos únicos de cadeia pesada. A família biológica Camelidae compreende camelos, lhamas e vicunhas. Notavelmente, imunoglobulinas sem cadeias Leve e desprovidas de um CH1 convencional também ocorrem em tubarão-lixa.
O fragmento de ligação ao antígeno de um HCAb, contendo um único domínio variável, permite a identificação direta de VHHs de ligação ao antígeno após a imunização de um camelídeo, seguido de clonagem do repertório VHH de células B circulantes no sangue e triagem por phage display .
Vantagens dos HCAbs
Os anticorpos monoclonais revolucionaram a terapia do câncer. No entanto, a entrega destes anticorpos para as células tumorais in vivo é dificultada pelo grande tamanho (150 kDa) dos anticorpos convencionais.
Nanobodies (15 kDa) e anticorpos de cadeia pesada humana baseados em nanobodies (75 kDa) podem superar essas limitações. As características vantajosas dos nanobodies incluem seu tamanho pequeno, alta solubilidade, alta estabilidade e excelente penetração no tecido in vivo.
Os nanobodies podem ser facilmente ligados geneticamente a domínios Fc, outros nanobodies, marcadores peptídicos ou toxinas e podem ser conjugados quimicamente em um local específico para drogas, radionuclídeos, fotossensibilizadores e nanopartículas.
Essas propriedades os tornam particularmente adequados para direcionamento específico e eficiente de tumores in vivo. Os anticorpos de cadeia pesada de nanobodies quiméricos combinam características vantajosas de nanobodies e domínios Fc humanos em cerca de metade do tamanho de um anticorpo convencional.
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Referências
- Muyldermans S. Nanobodies: natural single-domain antibodies. Annu Rev Biochem. 2013;82:775-97. doi: 10.1146/annurev-biochem-063011-092449. Epub 2013 Mar 13. PMID: 23495938.
- Muyldermans S. Applications of Nanobodies. Annu Rev Anim Biosci. 2021 Feb 16;9:401-421. doi: 10.1146/annurev-animal-021419-083831. Epub 2020 Nov 24. PMID: 33233943.
- Immunol., 22 November 2017 Sec.Cancer Immunity and Immunotherapy https://doi.org/10.3389/fimmu.2017.0160
4. Doshi, R., Chen, B., Vibat, C. et al. In vitro nanobody discovery for integral membrane protein targets. Sci Rep 4, 6760 (2014). https://doi.org/10.1038
