Mecanismo de Acción del Crenezumab

• AUTOR : Ultsch M, Bing L, Wang W y colaboradores
• TITULO ORIGINAL : Structure of Crenezumab Complex with Aß Shows Loss of ß-Hairpin
• CITA : Scientific Reports 20(6):1-11, Dic 2016
• MICRO : El crenezumab inhibe la agregación y promueve la desagregación de los péptidos amiloides beta, con lo que constituiría una terapia potencial para la enfermedad de Alzheimer.

Introducción

La enfermedad de Alzheimer (EA) es el tipo más común de demencia. Se estima que afecta a 5.3 millones de personas en los EE.UU. y a 46.8 millones en todo el mundo. Su característica anatomopatológica principal es el depósito de placas de amiloide insolubles extracelulares, compuestas principalmente por péptidos amiloide beta, en el cerebro. El desequilibrio en la producción y depuración de amiloide beta en el cerebro lleva a la acumulación de amiloide y se asocia causalmente con la patogénesis de la enfermedad. Además, de las placas, la acumulación y agregación de los péptidos amiloide beta en el cerebro toma diversas formas como monómeros, oligómeros y fibrillas insolubles, con diversos pesos moleculares que oscilan entre 10 y 1000 KDa. Los estudios in vitro y ex vivo indican que los oligómeros solubles (oligómeros amiloide beta tóxicos) pueden ser los responsables principales de la neurotoxicidad. Parecen promisorias las terapias con anticuerpos monoclonales contra amiloide beta en sus múltiples formas, ya que los datos existentes indican que la inmunización pasiva contra amiloide beta puede brindar beneficios clínicos en la EA y quizás evitarla. El crenezumab es una anticuerpo monoclonal completamente humanizado isotopo de la inmunoglobulina 4 (IgG4) anti amiloide beta diseñado para unirse con las múltiples formas de amiloide beta (monómeros, oligómeros, fibrillas y placas). Los estudios in vitro demostraron que el crenezumab bloquea la agregación de amiloide beta, promueve la desagregación de los oligómeros y protege a las neuronas de la citotoxicidad inducida por los oligómeros. Su amplio espectro de unión y su nuevo mecanismo de acción, especialmente contra los oligómeros amiloide beta, indica su potencial eficacia terapéutica. El segmento principal IgG4 del crenezumab confiere menor activación del receptor Fc gamma en comparación con IgG1, con lo cual minimiza la activación inflamatoria mediada por el receptor Fc gamma de la microglia (contribuyente de la neurotoxicidad), mientras preserva la fagocitosis microglial de los oligómeros mediada por este receptor, con lo cual tendría un menor riesgo de imágenes asociadas con el amiloide como edema vasogénico y microhemorragias y mayor seguridad. Según los autores, el crenezumab es el único anticuerpo dirigido a la región media del péptido amiloide beta y se une a múltiples formas agregadas con efectos disociativos. Otros anticuerpos monoclonales anti amiloide beta como el solanezumab son selectivos para los monómeros solubles. Por ello, se propusieron indagar acerca del mecanismo de acción del crenezumab mediante cristalografía de rayos X del complejo anticuerpo y amiloide beta y comprender la base estructural del perfil de unión y actividad de este complejo.

Métodos

Se procedió a la clonación, expresión y purificación del fragmento de unión al antígeno (Fab) del crenezumab. La afinidad de unión del Fab anti amiloide beta se determinó mediante resonancia de plasmón de superficie. Los agregados de amiloide beta se prepararon a partir de los péptidos amiloide beta (1-42) sintéticos. Se procedió al análisis por resonancia magnética nuclear de la interacción anticuerpo y amiloide beta 1-42. Para caracterizar la unión del crenezumab a las fibrillas amiloide beta, se realizó microscopía electrónica de transmisión por tinción negativa. Luego se procedió a la cristalización, recolección de los datos de difracción y determinación de la estructura.

Resultados

El crenezumab capturó el péptido amiloide beta en una conformación extendida. Este anticuerpo monoclonal ocluye la mitad del centro hidrofóbico del amiloide beta responsable de la autoasociación y la oligomerización; mientras quiebra la horquilla beta al romper los puentes de sal. Para confirmar las observaciones cristalográficas obtenidas con un fragmento de péptido amiloide beta, se utilizó un análisis en solución por resonancia magnética nuclear, un método sensible para la detección de las interacciones macromoleculares, para el análisis de amiloide beta 1-42 en presencia y en ausencia del fragmento de unión al antígeno del crenezumab (CreneFab). Los hallazgos confirmaron el epitope identificado en la estructura por cristalografía de rayos X, un epitope contiguo bien definido, el segmento amiloide beta His13 amiloide beta-Val24 amiloide beta. El estudio por mutagénesis reveló la contribución a la unión de los residuos críticos, mediante la evaluación de la unión a partir de los residuos Fab en contracto con amiloide beta por mutaciones únicas de la alanina. Esta interacción contribuye al reconocimiento del péptido amiloide beta en un estado conformacional extendido. La microscopía electrónica de transmisión por tinción negativa mostró la unión del crenezumab a las fibrillas de amiloide beta.

Discusión y conclusión

Comentan los autores que los resultados de su estudio indicaron que la estructura cristalográfica de CreneFab reveló un epitope contiguo bien definido His13 amiloide beta-Val24 amiloide beta, hallazgo congruente con observaciones previas. Los detalles de la unión del anticuerpo mostraron el impedimento a la agregación de amiloide beta y la promoción de la desagregación, de 2 formas. En primer lugar, el anticuerpo ocluye la mitad del centro hidrofóbico del amiloide beta responsable de la autoasociación y la oligomerización. En segundo lugar, rompe los puentes de sal que constituyen una característica esencial en la conformación de la horquilla beta y elimina los hallazgos característicos de la organización básica de los oligómeros amiloide beta y fibrillas, lo cual explica la inhibición de la agregación y la promoción de la desagregación de este anticuerpo monoclonal.

El crenezumab reconoce un epitope no helicoidal. Solo los péptidos amiloide beta monoméricos demostraron adoptar una estructura helicoidal alfa. Los autores proponen que el epitope alfa helicoidal está presente en una subpoblación de agregados amiloide beta monoméricos, pero está ausente en los agregados oligoméricos y otros agregados. Este dato brinda un argumento plausible por la preferencia del solanezumab con los monómeros de amiloide beta solubles. Por el contrario, el crenezumab reconoce un epitope en una conformación más extendida, lo que le permite actuar contra diversas especies de amiloide beta como los oligómeros.

Los investigadores creen que su estudio arroja luz sobre el mecanismo de acción único del crenezumab, especialmente con respecto a los oligómeros de amiloide beta y brinda una base racional para su evaluación como terapia potencial para la EA.

Ref : FARMA, NEURO.

Especialidad: Bibliografía - Farmacología