Nuevos diseños nanobiotecnológicos frente a cáncer basados en inmunotoxinas

Resumen

El desarrollo del cáncer constituye una de las principales amenazas para la esperanza de vida de la humanidad. Los tratamientos actuales consisten en cirugía, quimioterapia y radioterapia. No obstante, estos métodos no son específicos ocasionando toxicidades comprometiendo la calidad de vida de los pacientes. En los últimos años, el descubrimiento de los anticuerpos monoclonales y la inmunoterapia ha permitido el desarrollo de terapias específicas, permitiendo tratamientos más personalizados. Dentro de la inmunoterapia, destaca el uso de inmunotoxinas. Las inmunotoxinas son proteínas quiméricas, constituidas por un dominio marcador (normalmente un anticuerpo o derivado) que dirige específicamente la acción del dominio tóxico (normalmente una toxina de naturaleza proteica derivada de bacterias o plantas) hacia la célula diana, ocasionando la muerte de la célula tumoral. No obstante, el elevado tamaño de los anticuerpos completos dificulta la penetración en tumores sólidos, o el uso de toxinas de origen bacteriano, altamente inmunogénicas, desencadenan reacción en el sistema inmune de los pacientes disminuyendo su aplicación terapéutica. Por ello, el trabajo de la presente tesis doctoral se centra en el diseño de variantes optimizadas de inmunotoxinas, mediante mejoras en el dominio marcador, empleando fragmentos de anticuerpo de menor tamaño, como los fragmentos variables de cadena sencilla (scFv) o los nanobodies (VHH) frente a antígenos sobreexpresados en tumores colorrectales, como GPA33 o EGFR. Como domino tóxico se ha empleado la ribotoxina fúngica a-sarcina, debido a su reducida inmunogenicidad, su reducido tamaño, su elevada estabilidad térmica y resistencia a proteasas, así como una elevada citotoxicidad. En primer lugar, se han diseñado inmunotoxinas no inmunogénicas, mediante mutaciones específicas en los epítopos de la a-sarcina reconocidos por los linfocitos T. Tras analizar que esta variante no inmunogénica de la a-sarcina (aSDI) mantenía las mismas características estructurales y ribonucleolíticas que la aSWT, se incluyó la aSDI como dominio tóxico en inmunotoxinas, obteniendo la inmunotoxina IMTXA33aSDI, dirigida por un scFv al antígeno GPA33. IMTXA33aSDI mostró capacidad de unión, citotoxicidad específica in vitro frente a células GPA33+, así como actividad antitumoral in vivo frente a tumores colorrectales xenoinjertados en ratones. Además, la incorporación de un sitio de corte por la proteasa furina en el diseño de la inmunotoxina (IMTXA33furaSDI), causó una mayor eficiencia citotóxica in vitro y actividad antitumoral in vivo a causa de un procesamiento intracelular más eficiente. Los análisis inmunológicos mostraron que las inmunotoxinas no inmunogénicas (IMTXA33aSDI e IMTXA33furaSDI) no provocaban activación de las células inmunes. Por otro lado, se han diseñado diversas nanoinmunotoxinas, utilizando como dominio marcador un nanobody frente a EGFR, permitiendo obtener tanto nanoinmunotoxinas monoméricas (VHHEGFRaS) como variantes triméricas (TriVHHEGFRaS), mediante la incorporación de un dominio de trimerización derivado del colágeno XVIII. Ambas nanoinmunotoxinas mostraron capacidad de unión y actividad citotóxica frente a células tumorales EGFR+. Además, se diseñó una inmunotoxina biespecífica, capaz de unirse y matar específicamente a células tanto GPA33+ como EGFR+.Por último, se han sintetizado nanopartículas de oro (AuNP), que presentan una elevada ratio superficie/volumen, una elevada reactividad química, así como el efecto fototérmico, por el cuales son capaces de transformar energía lumínica incidente en energía calorífica. Mediante la unión de las inmunotoxinas con estas AuNP sería posible dirigir específicamente estas AuNP.