Mutaciones de la región Fc: El camino hacia anticuerpos menos inmunogénicos
Cómo la modificación de aminoácidos específicos altera la glicosilación y reduce las respuestas inmunes no deseadas
Puntos clave sobre las mutaciones en la región Fc
- La posición N297 es crítica - Este sitio de glicosilación conservado influye directamente en la inmunogenicidad y función efectora
- Múltiples mutaciones modifican la glicosilación - Variantes como L234/L235/G236R, S239D/A330L/I332E y YTE alteran significativamente los patrones de glicosilación
- La afucosialción y desgalactosilación - La reducción de fucosa y galactosa mediante ingeniería de aminoácidos específicos disminuye las respuestas inmunes no deseadas
La base molecular de la glicosilación de anticuerpos
La glicosilación de anticuerpos representa un proceso post-traduccional crucial que ocurre principalmente en la región Fc (fragmento cristalizable). Esta modificación bioquímica desempeña un papel fundamental en la función, estabilidad y potencial inmunogénico de los anticuerpos. El sitio de N-glicosilación conservado en la posición N297 (numeración EU) en el dominio CH2 es particularmente relevante para las interacciones con receptores del sistema inmune.
El gráfico anterior ilustra cómo diferentes mutaciones en la región Fc afectan propiedades clave de los anticuerpos. Notablemente, las mutaciones como L234A/L235A reducen significativamente la función efectora y la inmunogenicidad, mientras que las mutaciones YTE mantienen funciones efectoras mientras mejoran la vida media.
Importancia estructural de la glicosilación N297
La glicosilación en N297 es esencial para mantener la configuración estructural adecuada del dominio CH2. Los glicanos unidos a este residuo se posicionan en el espacio entre los dominios CH2, estabilizando la conformación abierta que permite la interacción efectiva con receptores Fcγ y componentes del sistema del complemento. Cualquier modificación de aminoácidos que altere este sitio o su entorno puede afectar profundamente el patrón de glicosilación y, por ende, la inmunogenicidad del anticuerpo.
Composición típica de los glicanos en N297
La estructura típica de los N-glicanos en la posición N297 es de tipo biantenario complejo, que contiene un núcleo de N-acetilglucosamina (GlcNAc) unido a residuos de manosa, con ramificaciones que pueden incluir galactosa, fucosa, ácido siálico y GlcNAc adicionales. La variación en esta composición, especialmente la presencia o ausencia de fucosa, tiene un impacto dramático en las funciones efectoras del anticuerpo.
Mutaciones específicas que alteran la glicosilación y reducen la inmunogenicidad
Diversas investigaciones han identificado mutaciones específicas en la región Fc que alteran los patrones de glicosilación, resultando en anticuerpos con menor potencial inmunogénico. Estas modificaciones son particularmente relevantes para el desarrollo de anticuerpos terapéuticos más seguros y eficaces.
Mutaciones que afectan la interacción con receptores Fcγ
| Mutación | Ubicación | Efecto en la glicosilación | Impacto en inmunogenicidad | Aplicaciones terapéuticas |
|---|---|---|---|---|
| L234A/L235A (LALA) | Dominio CH2 | Alteración del entorno de N297 | Reducción significativa | Anticuerpos bloqueadores sin función efectora |
| L234F/L235E/P331S | Dominio CH2 | Modificación del núcleo glucídico | Disminución moderada | Anticuerpos con efector atenuado |
| G236R + L234/L235 | Dominio CH2 | Cambio estructural cerca de N297 | Reducción notable | Biosimilares con perfil de seguridad mejorado |
| S239D/A330L/I332E (3M) | Interfaz CH2-CH3 | Potenciación de afucosilación | Variable (puede aumentar ADCC) | Anticuerpos oncológicos potenciados |
| N297A/Q | Dominio CH2 | Eliminación del sitio de glicosilación | Eliminación de funciones efectoras | Anticuerpos completamente silenciados |
Mutaciones que modulan la vida media vía FcRn
Algunas mutaciones en la región Fc no solo afectan los patrones de glicosilación sino también la interacción con el receptor neonatal Fc (FcRn), lo que influye en la vida media circulante del anticuerpo y su potencial inmunogénico:
Mutaciones YTE (M252Y/S254T/T256E)
Estas mutaciones aumentan la afinidad por FcRn a pH ácido sin modificar significativamente la afinidad a pH neutro, lo que mejora el reciclaje del anticuerpo y prolonga su vida media. Este perfil farmacocinético mejorado puede reducir la frecuencia de administración y disminuir el potencial de desarrollar anticuerpos anti-fármaco.
Variantes LS (M428L/N434S) e IHH (I253A/H310A/H435A)
Estas mutaciones también modulan la interacción con FcRn, alterando la vida media y la distribución tisular del anticuerpo. La modificación del patrón de glicosilación asociada a estas mutaciones contribuye a cambios en el perfil inmunogénico, generalmente resultando en anticuerpos menos inmunogénicos cuando se administran crónicamente.
La imagen muestra la estructura típica de los N-glicanos en la región Fc y cómo estos interactúan con el dominio CH2 del anticuerpo. Las modificaciones en los aminoácidos circundantes pueden alterar significativamente este patrón de glicosilación.
Mecanismos moleculares de la modificación de glicosilación
El mapa mental anterior ilustra los principales mecanismos mediante los cuales las mutaciones en la región Fc pueden alterar los patrones de glicosilación. Como se observa, existen múltiples estrategias para modificar la glicosilación, desde alteraciones directas del sitio N297 hasta cambios que afectan la actividad de enzimas responsables del procesamiento de glicanos.
Impacto de la afucosilación en la inmunogenicidad
La eliminación de fucosa en los N-glicanos de la región Fc representa una de las estrategias más efectivas para modificar las propiedades efectoras. Este cambio puede lograrse mediante mutaciones específicas que alteran el reconocimiento por la α1,6-fucosiltransferasa, la enzima responsable de añadir fucosa a la estructura del glicano.
Los anticuerpos afucosilados muestran un incremento dramático en la afinidad por el receptor FcγRIIIa, lo que potencia la citotoxicidad celular dependiente de anticuerpos (ADCC). Paradójicamente, aunque esta modificación aumenta ciertas funciones efectoras, estudios recientes indican que puede reducir la inmunogenicidad general del anticuerpo al modular las respuestas de células presentadoras de antígeno.
Estrategias de expresión para modificar la glicosilación
Además de las mutaciones de aminoácidos, el patrón de glicosilación puede alterarse mediante la selección de sistemas de expresión específicos o la manipulación genética de líneas celulares:
- Líneas celulares deficientes en fucosiltransferasa (FUT8-KO)
- Sobreexpresión de β1,4-N-acetilglucosamiltransferasa III (GnTIII)
- Modificación de la maquinaria de glicosilación en células CHO, HEK293 o Pichia pastoris
- Uso de inhibidores de procesamiento de glicanos durante la producción
Este video proporciona una visión general de cómo la glicosilación afecta a los anticuerpos, incluyendo cómo las modificaciones en estos patrones de glicosilación pueden alterar significativamente su función y propiedades inmunológicas.
Casos de estudio: Mutaciones específicas y su impacto clínico
Mutaciones LALA y LALAPG
Las mutaciones L234A/L235A (LALA) representan uno de los enfoques más establecidos para reducir la inmunogenicidad. Estas sustituciones alteran la conformación del sitio de unión a FcγR y modifican indirectamente el patrón de glicosilación circundante. Anticuerpos con estas mutaciones muestran una reducción dramática en la activación del complemento y la ADCC, lo que los hace ideales para aplicaciones donde se busca bloquear un ligando sin desencadenar funciones efectoras potencialmente inflamatorias.
La variante mejorada LALAPG (L234A/L235A/P329G) ofrece una supresión aún más completa de las funciones efectoras, prácticamente eliminando la unión a todos los receptores Fcγ. Esta triple mutación ha sido incorporada en anticuerpos terapéuticos como inebilizumab, que ha demostrado un perfil de seguridad favorable en ensayos clínicos para trastornos neurológicos autoinmunes.
Mutaciones N297D/Q y desglicosilación completa
La sustitución de asparagina por ácido aspártico o glutamina en la posición 297 elimina completamente el sitio de N-glicosilación. Estos anticuerpos desglicosilados presentan una conformación alterada del dominio CH2 que impide la unión a receptores Fcγ y C1q. La ausencia de glicosilación reduce significativamente la inmunogenicidad al eliminar epítopos glucídicos potencialmente antigénicos y prevenir la activación de células presentadoras de antígeno vía receptores Fc.
Anticuerpos terapéuticos con glicosilación modificada en el mercado
Varios anticuerpos terapéuticos aprobados incorporan mutaciones que alteran la glicosilación para mejorar su perfil farmacológico:
- Mogamulizumab: Anticuerpo afucosilado producido en células con expresión reducida de FUT8
- Obinutuzumab: Incorpora glicoingeniería para reducir el contenido de fucosa
- Ravulizumab: Incluye mutaciones en la región Fc que alteran la glicosilación y extienden la vida media
- Eculizumab: Contiene mutaciones que modifican el patrón de glicosilación para optimizar la inhibición del complemento
Preguntas frecuentes sobre mutaciones en Fc y glicosilación
Referencias
- The influence of antibody engineering on Fc conformation and Fc receptor interactions - NCBI
- Fc-engineered antibodies with immune effector functions completely silenced - PLOS ONE
- IgG Fc engineering to modulate antibody effector functions - Protein & Cell
- Pharmacokinetics of monoclonal antibodies and Fc-fusion proteins - Protein & Cell
- Fc-Engineered Therapeutic Antibodies: Recent Advances and Future Directions - MDPI
- Boosting therapeutic potency of antibodies by taming Fc domain - Nature
- Crystallizable Fragment Glycoengineering for Therapeutic Antibodies - Frontiers in Immunology
Consultas relacionadas recomendadas
- ¿Cómo afecta la afucosilación a la actividad ADCC de anticuerpos terapéuticos?
- Diferencias estructurales entre anticuerpos IgG1 e IgG4 y su impacto en inmunogenicidad
- Métodos de ingeniería genética para modificar la glicosilación de anticuerpos monoclonales
- Receptores Fc y su papel en la respuesta inmunitaria contra biofármacos
Last updated April 6, 2025