CONGRESO ACR – BIOLÓGICOS Y BIOSIMILARES DESDE EL PUNTO DE VISTA MOLECULAR
En la Reunión Anual organizada por el Colegio Americano de Reumatología (ACR), realizado en la ciudad de San Francisco, Estados Unidos, se revisó la Innovación y biosimilitud: Aspectos a considerar en Reumatología.
Los biosimilares (BS) no son productos biológicos genéricos; de hecho, son productos diferentes a los medicamentos convencionales en cuanto a tamaño, fabricación y complejidad, y no son capaces de replicar los procesos que se requieren para crear una duplicación exacta del producto de referencia (PR). La secuencia de aminoácidos de los biosimilares generalmente es idéntica al producto de referencia innovador, sin embargo, difiere en cuanto a patrón de glicosilación y en las modificaciones postranslacionales. Las guías de BS publicadas por la FDA indican que, a pesar de que no se requieren ensayos clínicos, se espera al menos un estudio comparativo, no se requiere de estudios de fase II para establecer la dosis y es posible la extrapolación de la indicación con una justificación científica.
BIOLÓGICOS Y BIOSIMILARE DESDE EL PUNTO DE VISTA MOLECULAR
Para entender el funcionamiento de los biológicos y biosimilares (BS) es importante hacer un breve recordatorio de los avances en inmunología clínica durante el último siglo.
En primer lugar, destaca Arne Tiselius, quien en 1948 ganó el Premio Nobel en Química por el descubrimiento de las diferencias en la migración –como consecuencia de la aplicación de un campo eléctrico– de las proteínas plasmáticas conocidas como inmunoglobulinas (Igs). Para ese entonces sólo se conocía que las diferentes fracciones proteicas tenían distintos pesos moleculares. Por otra parte, el científico alemán Paul Ehrlich propuso la teoría de la cadena lateral, según la cual las células vivas tenían cadenas laterales a través de las que se enlazan con una toxina particular, y que eran capaces de romperse para convertirse en los anticuerpos que están circulando a través del cuerpo.
A pesar de estos descubrimientos, en la década de 1950 apenas se tenían conocimientos acerca de las Igs. En 1964, Gerald Edelman y Rodney Porter ganaron el Premio Nobel en Fisiología o Medicina por sus descubrimientos relacionados con la estructura molecular de los anticuerpos. Exactamente 20 años después, en 1984, Georges Köhler y César Milstein ganaron el mismo premio por el descubrimiento del principio para la producción de anticuerpos monoclonales (1); a partir de células de bazo y células de mieloma consiguieron seleccionar células de hibridoma, capaces de producir de manera continua anticuerpos específicos frente a antígenos de interés (2).
Las Igs. Son estructuras que se expresan en la superficie de las células B maduras y son secretadas a la circulación de manera disociada de la célula. Presentan un extremo N-terminal de unión al antígeno, la región Fab, y un extremo C-terminal, la región Fc, con función efectora (activación de complemento, unión al receptor de Fc) (3,4).
A manera de recordatorio, las proteínas pueden ser clasificadas con base en su estructura primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria. La estructura primaria es codificada a nivel genético y corresponde a la secuencia de aminoácidos. Las proteínas se enrollan o pliegan ya que poseen dos láminas beta (estructura secundaria) que permiten generar interacciones intramoleculares debido a las cargas no covalentes y constituyendo así la estructura terciaria de la cadena polipeptídica, íntimamente relacionada con la función biológica de la proteína. La asociación de diferentes polipéptidos da lugar a la estructura cuaternaria de la proteína compleja (subunidades ensambladas) (5).
Una de las modificaciones postranslacionales más importantes que sufren las proteínas es la glicosilación; en el caso de las Igs, alrededor del 3-12% de su masa está formada por azúcares. La IgG posee una diana de glicosilación localizada en la asparagina 297 de la región efectora CH2 y que puede ser ocupada por un complejo sustituible de oligosacáridos (N acetilglucosamina, manosa, galactosa, ácido siálico y fucosa). La presencia o ausencia de diversos azúcares terminales en la porción Fc incrementa el tiempo medio de la estabilidad de la microheterogeneidad de la función efectora (6).
Conociendo entonces esta increíble heterogeneidad en las proteínas y los anticuerpos monoclonales, cabe imaginar que pudiera ser sencillo generar copias exactas de moléculas pequeñas y poco complejas, pero que tratar de hacer lo mismo con la secuencia primaria de una Ig es prácticamente imposible, teniendo en cuenta que a partir de una única molécula de Ig se pueden obtener hasta 1×108 posibles variantes en función de las modificaciones postranslacionales que ésta haya sufrido (7).
Las modificaciones postranslacionales específicas son ampliamente influenciadas por las características únicas que posea la línea celular en la cual es producida la proteína y por las condiciones bajo las cuales se da el crecimiento celular (8,9). El resultado final es el producto de referencia, con la posibilidad de que un BS posea mínimas diferencias estructurales. La incertidumbre en relación con el efecto clínico establece la necesidad de caracterizar las propiedades farmacocinéticas y el potencial inmunogénico de los BS, así como también la de realizar estudios clínicos (9).
Las Igs presentan una serie de características fisicoquímicas (unión a antígenos, interacción con el sistema de complemento, propiedades farmacocinéticas, etc.) y biológicas (por ejemplo, oxidación, desaminación y glicosilación de las regiones variable y constante) que las convierte en estructuras altamente complejas con propiedades clínicamente relevantes (10,11).
Una aclaratoria importante tiene que ver con la nomenclatura correcta para hacer referencia a los anticuerpos monoclonales. Cuando éstos se producen a partir de hibridomas murinos pueden ser anticuerpos monoclonales de ratón, quiméricos o humanizados, y llevarán en sus nombres, respectivamente, los sufijos -omab, -ximab y -zumab. Por el contrario, cuando se producen a partir de bibliotecas de anticuerpos in vitro, ratones transgénicos o hibridomas humanos son los llamados anticuerpos monoclonales humanos y llevarán en su nombre el sufijo –umab (12).
El proceso de elaboración de agentes biológicos es altamente complejo. Inicia con la secuenciación del gen que codifica para la proteína y continúa con la inserción de vectores en el gen y el crecimiento de la proteína en la célula huésped. Estos pasos se llevan hasta un nivel industrial, y requieren de condiciones precisas de crecimiento, fermentación y purificación (13,14).
REFERENCIAS
1. Köhler G, Milstein C. Continuous cultures of fused cells secreting antibody of predefined specificity. Nature. 1975 Aug 7;256(5517):495-7.
2. Tomita M, Tsumoto K. Hybridoma technologies for antibody production. Immunotherapy. 2011 Mar;3(3):371-80.
3. Elgert K. Immunology: Understanding The Immune System 2º Ed. Wiley Blackwell, Hoboken NJ, 2009.
4. http://bioatla.com/wp-content/uploads/2014/06/Antibody_Structure.pdf (acceso septiembre de 2015).
5. Biosimilars – An update focused on quality considerations.Steven Kozlowski, Office of Biotechnology Products. FDA, Aug 8, 2012. Disponible en: http://www.fda.gov/downloads/AdvisoryCommittees/CommitteesMeetingMaterials/Drugs/AdvisoryCommitteeforPharmaceuticalScienceandClinical- Pharmacology/UCM315764.pdf.
6. http://www.glycoforum.gr.jp/science/word/immunity/IS-A06E.html (acceso octubre de 2015).
7. Kozlowski S, Swann P. Current and future issues in the manufacturing and development of monoclonal antibodies. Adv Drug Deliv Rev. 2006 Aug 7;58(5-6):707-22.
8. Papamichael K, Van Stappen T, Jairath V, Gecse K, Khanna R, D’Haens G, et al. Review article: pharmacological aspects of anti-TNF biosimilars in inflammatory bowel diseases. Aliment Pharmacol Ther. 2015 Nov;42(10):1158-69.
9. Scientific Considerations in Demonstrating Biosimilarity to a Reference Product. Guidance for Industry. Disponible en : http://www.fda.gov/downloads/ Drugs/GuidanceComplianceRegulatoryInformation/Guidances/UCM291128.pdf.
10. Kumagai, Izumi, and Tsumoto, Kouhei (Apr 2010) Antigen–Antibody Binding. In: Encyclopedia of Life Sciences p 1-7. London NAture Publishing Group John Wiley & Sons 2001. www.els.net.
11. Schroeder HW Jr, Cavacini L. Structure and function of immunoglobulins. J Allergy Clin Immunol. 2010 Feb;125(2 Suppl 2):S41-52.
12. International Nonproprietary Names (INN ) for biological and biotechnological substances. INN Working Document 05.179. Update 2011. Disponiblen en: http://www.who.int/medicines/services/inn/BioRev2011.pdf.
13. Liu HF, Ma J, Winter C, Bayer R. Recovery and purification process development for monoclonal antibody production. MAbs. 2010 Sep- Oct;2(5):480-99.
14. Li F, Vijayasankaran N, Shen AY, Kiss R, Amanullah A. Cell culture processes for monoclonal antibody production. MAbs. 2010 Sep-Oct;2(5):466-79.
