Anticuerpos terapéuticos

Molécula de inmunoglobulina G (IgG1). Crédito de la imagen: Visual Science

Gaceta: Biomédicas | UNAM*

Anabel Loza y Walter García

Unidad de Estudios Clínicos de Productos Biotecnológicos

Instituto Bioclon S.A. de C.V.

Los anticuerpos para uso terapéutico han atraído la atención de científicos, médicos y bioquímicos en el área de las biociencias. El primer premio Nobel otorgado (1890) fue para Emil von Behring, por el trabajo en el cual reportó el descubrimiento de los anticuerpos. Desde entonces se han otorgado quince premios Nobel a quienes han hecho aportes significativos en el ámbito de la inmunología y siete de estos fueron investigaciones relacionadas con anticuerpos, moléculas a las que desde un inicio les fue reconocida su potencialidad para ser usadas en aplicaciones diagnósticas y terapéuticas

Los anticuerpos policlonales fueron los protagonistas en la época de la serología y la seroterapia. Los anticuerpos monoclonales de primera generación se convirtieron en las herramientas principales de técnicas analíticas como los radio-inmunoensayos, los ensayos inmuno-enzimáticos y la citometría de flujo.

Avances importantes en el área de la biología molecular y el desarrollo en técnicas de ADN recombinante han hecho posible la creación de anticuerpos recombinantes, también llamados anticuerpos monoclonales de segunda generación, los cuales han tenido un mayor impacto para la biomedicina.

Actualmente, la incorporación de las técnicas de biología molecular, ingeniería genética y proteica han permitido ampliar el horizonte de la generación de anticuerpos monoclonales y sus usos; la producción de anticuerpos monoclonales para uso en humanos es una de las áreas de mayor crecimiento en la industria biotecnológica y farmacéutica; en el mercado se encuentran aproximadamente veintinueve anticuerpos monoclonales aprobados para su aplicación terapéutica. Ejemplo de ello son los fragmentos F(ab’)2 de inmunoglobulina G (IgG) hiperinmune antialacrán de caballo, de reciente aprobación por la Food and Drug Administration (FDA).

La IgG es una globulina formada por dos pares de cadenas polipeptídicas, cuya función principal es reconocer y unirse a moléculas extrañas, denominadas antígenos. Desde el punto de vista funcional, la IgG, está formada por dos regiones o fracciones: La fracción Fab (fragmento de unión al antígeno, “antigen binding” o variable) y la fracción Fc (fragmento cristalizable o constante). Dos fragmentos Fab’ unidos por un puente de disulfuro constituyen el denominado fragmento F(ab´)2. Este tiene dos sitios de unión específicos contra el veneno de Centruroides sp.

Para que el veneno pueda ejercer su efecto tóxico necesita llegar al órgano blanco de su acción nociva. Una vez en el órgano, debe acoplarse al receptor o sustrato específico donde ejerce su efecto tóxico. El Faboterápico impide que el sitio activo del veneno interactúe con su receptor, y por lo tanto evita que se desencadenen los mecanismos fisiopatológicos de la intoxicación. Si el veneno ya se unió a su receptor, se requieren fragmentos F(ab´)2 que tengan mayor afinidad por el veneno que la afinidad del veneno por su receptor para revertir la intoxicación.

El impacto tecnológico, científico y medico-terapéutico, ha servido de base para el mejoramiento de aplicaciones tecnológicas a la solución de problemas que enfrentan las sociedades.

El desarrollo de los anticuerpos monoclonales y la producción de vacunas, entre otras muchas aplicaciones y usos, ha dado lugar a la aprobación de comercializados para el beneficio de la sociedad mundial.

Referencias

• Anticuerpos monoclonales terapéuticos. Informe de Vigilancia Tecnológica. Genoma España; 2007 p.10, 24, 32, y 43.
• Krifi M.H, Savin S, Debray M, Bon C, Ayeb M.E, Choumet V. Pharmacokinetic studies of scorpion venom before and after antivenom immunotherapy. Toxicon, 2005;45:187–198.
• Curry SC, Vance MV, Ryan PJ, Kunkel DB, Northey WT. Envenomation by the scorpion Centruroides sculpturatus, J Toxicol Clin Toxicol, 1983-1984;21(4-5):417-49.

* Gaceta: Biomédicas. Órgano Informativo del Instituto de Investigaciones Biomédicas de la UNAM. Diciembre de 2011. Año 16. Número 12. ISSN 1607-6788

¿Qué aplicaciones tiene la biotecnología? Nº 3

Definición de Biotecnología. Utilización o manipulación de organismos vivos, o de compuestos obtenidos de organismos vivos, para la obtención de productos de valor para los seres humanos.

Bueno, pues estos productos de valor pueden ser muy variados, y pueden ir desde los alimentos, combustibles, vestido, medicamentos, entretenimiento, control plagas, carteles luminosos... y hasta la exploración espacial.

La Geobacter sulfurreducens se alimenta del óxido de metales y

produce electrones por fuera de su cuerpo.

BBC Mundo | Miércoles, 18 de enero de 2012 

Vehículo de exploración espacial impulsado por microbios

William Márquez

Científicos del Laboratorio de Investigación Naval en Washington, Estados Unidos (NRL, por sus siglas en inglés), están desarrollando un vehículo para la exploración de las superficies de otros planetas impulsado por energía producida por microbios.

Los microbios, conocidos por su nombre científico Geobacter sulfurreducens, descomponen metales y generan electricidad a través de procesos metabólicos.

La innovadora fuente de energía podría expandir la capacidad de exploración de los vehículos en ambientes hostiles, aunque el descubridor de esta especie de bacteria cuestiona si, en las actuales circunstancias, podrían producir suficiente energía para esta tarea. 

Óxido y electrones

El Geobacter sulfurreducens fue descubierto en el sedimento del río Potomac, que bordea Washington, por el doctor Derek Lovley, profesor de microbiología de la Universidad de Massachusetts.

"Estas bacterias consumen el óxido de minerales para su energía de la misma manera en que nosotros usamos el oxígeno del aire", explicó.

"Cuando publicamos el artículo en Science (una revista científica) en 2002, descubrimos que despiden electrones por fuera de su organismo", lo que las convierte en una fuente de energía eléctrica.

El trabajo del doctor Lovley está financiado por la fuerza naval y la aplicación original del descubrimiento se concentraba en la generación de energía para dispositivos electrónicos en el fondo del mar.

Con solo enterrar un electrodo de grafito en el sedimento marino para que fuera colonizado por geobacter, las bacterias producirían electricidad que sería transmitida por una conexión a otro electrodo.

"El gran beneficio es que se evita el difícil y costoso proceso cambiar baterías tradicionales en un lugar remoto", señaló Lovley. "Los dispositivos podrían operar casi que para siempre sin tener que cambiar baterías".

Del mar al espacio

Lo que ahora intenta hacer el Laboratorio de Investigación Naval es transferir ese concepto a vehículos que son enviados a explorar otros planetas.

"La meta es demostrar una fuente de energía más eficiente y confiable para impulsar pequeños vehículos robóticos en lugares donde la intervención humana es inexistente", declaró en un comunicado el doctor Gregory P. Scott, director del proyecto.

El prototipo que desarrolla el NRL solo pesaría unas dos libras -aproximadamente un kilogramo- y estaría diseñado para misiones de larga duración y donde no sería práctico enviar los tradicionales vehículos de exploración que la NASA lanzado a Marte y que dependen de baterías de plutonio o paneles solares.

La MFC impulsaría vehículos de exploración planetaria mucho más

pequeños que los que actualmente utiliza NASA.

La fuente de energía se describe como pila de energía microbiana (MFC, por sus siglas en inglés).

Según el laboratorio naval, la MFC fue seleccionada por su larga duración, dada la capacidad de los microorganismos de reproducirse y la alta densidad de energía de las bacterias comparado a las fuentes tradicionales como los iones de litio.

Consumo energético

Derek Lovley cuestiona, sin embargo, qué tanta energía podrían generar los microbios que estarían encapsulados en un sistema autosuficiente con un - contenido limitado de óxido del cual alimentarse.

"Su potencia es relativamente baja y nuestras investigaciones se han concentrado básicamente en transformar las bacterias, mediante ingeniería genética, para incrementar los niveles de corriente que producen", expresó.

Pero el doctor Scott, científico en robótica espacial del NRL, explica en su comunicado que el objetivo es desarrollar un sistema óptimo de bajo consumo eléctrico.

"Las baterías microbianas combinadas con dispositivos electrónicos de muy bajo consumo y con mínimos requerimientos para la movilidad abordan ese vacío en la tecnología energética aplicable a sistemas robóticos, especialmente los de las misiones planetarias".

El doctor Scott recibió financiación de un fondo de Conceptos Innovadores Avanzados de la NASA (NIAC, por sus siglas en inggés) para adelantar la fase inicial del proyecto.

No es la primera vez que la agencia aeroespacial y la fuerza naval de Estados Unidos participan conjuntamente un misiones espaciales.

La oficina de Investigación Naval rompió el récord de ascenso de un globo tripulado a gran altitud en los años 50, considerado el precursor de los viajes espaciales.

¿Qué aplicaciones tiene la biotecnología? Nº 2

Definición de Biotecnología. Utilización o manipulación de organismos vivos, o de compuestos obtenidos de organismos vivos, para la obtención de productos de valor para los seres humanos.

Bueno, pues estos productos de valor pueden ser muy variados, y pueden ir desde los alimentos, combustibles, vestido, medicamentos, entretenimiento, control plagas... y hasta carteles luminosos.

BBC Mundo |  Viernes, 23 de diciembre de 2011

Crean carteles luminosos formados por bacterias

Un equipo de biólogos y bioingenieros de la Universidad de California en San Diego, Estados Unidos, creó una serie de carteles luminosos a partir de millones de bacterias que se encienden al unísono, cual si fueran bombillos de luz.

Para lograrlo, los investigadores le añadieron proteínas fluorescentes a los relojes biológicos de las bacterias y luego los sincronizaron para que se prendiesen y apagasen al mismo tiempo.

Vea el resultado de este proyecto en este video de BBC Mundo.

¿Qué aplicaciones tiene la biotecnología?

Definición de Biotecnología. Utilización o manipulación de organismos vivos, o de compuestos obtenidos de organismos vivos, para la obtención de productos de valor para los seres humanos.

Bueno, pues estos productos de valor pueden ser muy variados, desde los alimentos, combustibles, vestido, medicamentos, entretenimiento...  y hasta el control plagas. 

Microfotografía de Bacillus thuringiensis en microscopio electrónico de

transmisión. Se muestra el cristal proteínico romboide compuesto de

toxinas Cry y una espora en proceso. Imagen de Mario Soberón y

Alejandra Bravo

Revista ¿Cómo ves?*

Control de plagas | Martha Duhne

Una de las estrategias para el control de plagas es modificar genéticamente los cultivos que éstas atacan con genes de la bacteria Bacillus thuringiensis o Bt, que producen toxinas. Pero las plagas de insectos están desarrollando resistencia a las toxinas Bt. En el último número de la revista Nature Biotechnology un equipo de investigación dirigido por el profesor Bruce Tabashnik, de la Universidad de Arizona (UA), reporta que una pequeña modificación en la estructura de la toxina Bt hace que ésta supere las defensas - de algunas de las principales plagas que se han vuelto resistentes.

A diferencia de los insecticidas de amplio espectro, las toxinas Bt afectan sólo a un rango muy estrecho de especies, debido a que su efecto está determinado por la interacción altamente específica con los receptores que existen en la superficie de las células de los insectos, un fenómeno similar al de una llave que abre solamente una cerradura.

Alejandra Bravo y Mario Soberón, del Instituto de Biotecnología de la UNAM, y el equipo de Tabashnik, investigaron conjuntamente el funcionamiento de las toxinas Bt y cómo podrían modificarse para controlar las plagas que se han hecho resistentes. Los investigadores de la UNAM estudiaron el funcionamiento de las Bt a nivel molecular; es decir, cuáles toxinas se unen a qué tipo de receptores. Trabajos anteriores habían demostrado que la toxina Bt se une a la proteína caderina en el insecto, lo que representa un paso clave en el proceso que finalmente lo mata. El equipo de Tabashnik seleccionó cepas resistentes a una plaga del algodón, el gusano rosado, en el que existían mutaciones genéticas en la caderina, lo que reducía su unión con las toxinas Bt.

Los resultados de las investigaciones de la UNAM y la UA implican que en las cepas de la plaga que son resistentes hubo mutaciones de origen natural que cambiaron la cerradura —la proteína de caderina— por lo que la toxina Bt —la llave— ya no servía. Como resultado, toda la cadena de eventos se detiene y los insectos logran sobrevivir. Mediante ingeniería genética crearon toxinas Bt modificadas que ya no necesitan interactuar con la caderina para matar a las plagas. Pero al probar su hipótesis encontraron que el funcionamiento de los organismos es mucho más complejo de lo que habían previsto. La toxina modificada no siempre funcionó en los insectos con mutaciones en la caderina, pero lo hizo sorprendentemente bien contra otros insectos cuya resistencia no se debía a ese tipo de mutaciones.

* Revista de la UNAM ¿Cómo ves?. Año 14. Nº 158. Sección: Ráfagas, p. 7

Más información: Las toxinas Cry de Bacillus thuringiensis: modo de acción y consecuencias de su aplicación. Por Mario Soberón y Alejandra Bravo. (Instituto de Biotecnología de la UNAM).